Исследователи Массачусетского технологического института разработали строительную систему на основе оригами, которая позволяет создавать сложные конструкции из плоских листов материала. Отдельные элементы вырезают, складывают и соединяют в решётчатую оболочку с помощью простых ручных инструментов. Такая конструкция получается лёгкой, жёсткой и не требует внутренних опорных колонн.
Метод может пригодиться при создании временного жилья для пострадавших от землетрясений и наводнений. Панели можно изготовить и перевезти в плоском виде, а затем быстро собрать на месте. Кроме того, технологию рассматривают для производства лёгких деталей самолётов, модульных роботов, звукопоглощающих панелей и фасадных элементов.
В основе разработки лежат складчатые мозаичные структуры художника и учёного Рона Решa, создававшего в 1960-х годах объёмные конструкции из повторяющихся многоугольных ячеек. Однако специалисты MIT не складывают единый лист целиком: они формируют отдельные ячейки, а затем объединяют их в трёхмерную систему переплетённых балок. Две ячейки в форме треноги соединяются в блок с нулевой степенью свободы, поэтому после сборки он становится полностью жёстким.
Чтобы автоматизировать проектирование, Альфонсо Парра Рубио и аспирант Erik Strand создали вычислительный алгоритм. Он разбивает общую задачу на небольшие этапы, отдельно проверяет складываемость каждой ячейки, а затем объединяет их в единую конструкцию. Полученные файлы можно передать станку с числовым программным управлением, который вырежет элементы из плоских листов, например алюминия.
Сборка не требует крупного сварочного оборудования: рабочие складывают детали и соединяют их отвёртками. Геометрия ячеек сама направляет элементы в правильное положение, а одинаковый принцип соединения действует по всей конструкции, хотя сами блоки могут различаться. По данным моделирования, такие структуры примерно в 3,5 раза жёстче некоторых других конструкций на основе оригами и используют около двух третей материала, необходимого для них.
Масштабируемость подхода исследователи показали на алюминиевой скульптуре длиной 23 фута, то есть около 7 метров. Конструкцию собрала за несколько дней команда без профессионального строительного опыта, после чего её подвесили в атриуме Бостонской публичной библиотеки. Работа опубликована в International Journal of Solids and Structures, а исследование частично профинансировали консорциум Center for Bits and Atoms, Болонский университет и Австрийское агентство научных исследований.