Entre las matemáticas y el arte hay una línea muy delgada. Y tal parece que lo mismo se puede decir de la ciencia de los materiales y el arte con papel.
A primera vista el patrón plano y en cuadrícula que desarrollaron unos investigadores no aparenta ser especial. Pero si uno tira del cordel que sobresale de los lados, la malla puede transformarse en cualquier estructura 3D que se desee. Este nuevo material se inspira en la técnica de arte con papel de Japón, kirigami, y podría tener una impresionante cantidad y variedad de aplicaciones, desde dispositivos médicos portátiles a robots plegables y hábitats modulares espaciales en Marte.
Los investigadores, encabezados por el Laboratorio de Inteligencia Artificial y Ciencias de la Computación del MIT, describen el nuevo material en un trabajo publicado en ACM Transactions on Graphics.
Algoritmo inspirado en el arte
Para el nuevo material los investigadores desarrollaron un algoritmo que traduce la estructura 3D que brindan los usuarios a una cuadrícula plana de mosaicos cuadriláteros. Se imita la forma en que cortan el material los artistas del kirigami (“cortar papel”, en japonés) de determinada forma para “codificarlo con propiedades singulares”, según explicaron los investigadores en MIT News.
El mecanismo que se aplica se conoce como mecanismo auxético, en referencia a una estructura que se vuelve más gruesa al extenderla y más delgada cuando se la comprime.
El algoritmo calcula entonces el “camino óptimo” del cordel para minimizar la fricción y conectar los puntos elevados de la superficie, de modo que la malla se transforma en la estructura 3D buscada con solo tirar de un cordel.
“La simpleza del mecanismo es un real beneficio”, le dijo a MIT News Akib Zaman, principal autor del trabajo y estudiante de grado del MIT. “Lo único que hay que hacer es ingresar el diseño y nuestro algoritmo automáticamente se ocupa del resto”.
La silla resistente
Tras muchas simulaciones el equipo finalmente utilizó su método para diseñar objetos de la vida real, como herramientas médicas – tablillas para fracturas, correctores de postura – y estructuras en forma de iglú.
Además, el algoritmo es “agnóstico ante el método de fabricación” por lo que los investigadores utilizaron cajas de madera laminada cortada con láser para crear una silla para un adulto, y resistió al uso, según el trabajo.
Dicho esto, probablemente haya “desafíos de ingeniería específicos a la escala” en el caso de grandes estructuras arquitectónicas, según señalaron en el trabajo. Sin embargo, el novedoso método es fácil de usar y relativamente accesible, por lo que ahora el equipo explora con entusiasmo la forma de resolver esos desafíos, además de construir estructuras más pequeñas con esta técnica.
“Espero que la gente pueda usar este método para crear una amplia variedad de estructuras desplegables”, dijo Zaman.
