پژوهشگران دانشگاه MIT سازه‌های سبک با الهام از هنر اوریگامی ساختند

پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) روش جدیدی برای ساخت سازه بر پایه اوریگامی توسعه داده‌اند که امکان ایجاد ساختارهای پیچیده‌تر، ارزان‌تر و آسان‌تر را با مصرف مواد کمتر نسبت به برخی روش‌های متداول فراهم می‌کند.

این سامانه مقیاس‌پذیر، طراحی پوسته‌های سازه‌ای سبک و مستحکم را با استفاده از قطعات ماژولار ساده می‌کند؛ قطعاتی که ابتدا از ورقه‌های مسطح ساخته می‌شوند و سپس با تاخوردن به شکل نهایی درمی‌آیند.

این قطعات با ابزارهای ساده و روشی مطمئن و کم‌خطا به یکدیگر متصل می‌شوند تا شبکه‌ای بزرگ‌تر تشکیل دهند. حاصل این فرایند، پوسته‌ای سازه‌ای، مستحکم و باربر خواهد بود که برای حفظ پایداری به ستون‌های نگهدارنده داخلی نیاز ندارد.

این روش می‌تواند به‌ویژه برای ساخت سرپناه‌های امدادی پس از بلایای طبیعی مناسب باشد؛ زیرا قطعات آن را می‌توان به‌سرعت تولید کرد، به‌صورت پنل‌های تخت و با حمل‌ونقل بهینه به محل فرستاد و پس از وقوع زلزله یا سیل، در مدت کوتاهی برپا کرد. از دیگر کاربردهای احتمالی آن می‌توان به تولید قطعات مستحکم و سبک برای هواپیماها و ربات‌های ماژولار، همچنین اجزای معماری مانند پنل‌های کاهش‌دهنده صدا و نمای ساختمان‌ها اشاره کرد.

فناوری پژوهشگران می‌تواند سازه‌هایی تولید کند که در مقایسه با برخی روش‌های دیگر اوریگامی سازه‌ای، چندین برابر سختی بیشتری دارند و در عین حال، تنها به حدود دو سوم مواد اولیه نیازمند هستند. این ویژگی می‌تواند چنین روشی را به گزینه‌ای پایدارتر برای ساخت‌وساز تبدیل کند.

پژوهشگران علاوه بر ساخت نمونه‌های اولیه کوچک، قابلیت توسعه این روش در ابعاد بزرگ را نیز به نمایش گذاشتند. آن‌ها یک سازه هنری آلومینیومی تاخورده در ابعاد یک اتاق ساختند که اخیراً به‌عنوان بخشی از نمایشگاهی در کتابخانه عمومی بوستون به نمایش درآمده است. این نمایشگاه هم‌زمان با آغاز کنفرانس و سمپوزیوم سالانه فب‌لب برگزار شد.

آلفونسو پارا روبیو، دانشجوی تحصیلات تکمیلی مرکز بیت‌ها و اتم‌ها در مؤسسه فناوری ماساچوست و نویسنده اصلی مقاله منتشرشده درباره این روش در نشریه بین‌المللی سازه‌های فضایی، گفت

این پژوهش نشان می‌دهد که ظرفیت تولید دیجیتال می‌تواند فراتر از پروژه‌های ساخت شخصی برود و در دنیای واقعی کاربرد پیدا کند. این فناوری می‌تواند شیوه طراحی خانه‌ها و سازه‌های بزرگ را بهبود ببخشد. ما در حال نمایش امکان اجرای اوریگامی سازه‌ای در مقیاس ساختمان هستیم.

ریکاردو فوسکی، پژوهشگر دانشگاه بولونیا در ایتالیا؛ روپرت مالچک، دانشمند ارشد دانشگاه اینسبروک در اتریش؛ توموهیرو تاچی، استاد دانشگاه توکیو؛ و نیل گرشنفلد، استاد مؤسسه فناوری ماساچوست و مدیر مرکز بیت‌ها و اتم‌ها، دیگر نویسندگان این مقاله هستند.

پژوهشگران برای توسعه این فناوری از الگوهای هندسی تکرارشونده و تاخورده‌ای الهام گرفتند که ران رِش، هنرمند و دانشمند، در دهه ۱۹۶۰ میلادی طراحی کرده بود. رِش با استفاده از الگوهای تکراری متشکل از سلول‌های چندضلعی، ساختارهای سه‌بعدی پیچیده‌ای مانند شبکه‌های لانه‌زنبوری ایجاد می‌کرد.

با این حال، پژوهشگران به‌ جای ساخت یک شکل کامل از یک ورقه تاخورده، مشابه روش رِش، هر سلول سازه‌ای را به‌صورت جداگانه تولید می‌کنند و سپس قطعات را برای تشکیل ساختار سه‌بعدی به یکدیگر متصل می‌سازند. طراحی مستقل هر قطعه، فرایند تولید را ساده‌تر می‌کند و امکان ایجاد شکل‌های پیچیده‌تر را فراهم می‌آورد.

آلفونسو پارا روبیو هنگام فعالیت در آزمایشگاه تاچی، روشی برای ترکیب دو سلول سازه‌ای سه‌پایه از الگوهای رِش توسعه داد. این ترکیب، یک بلوک سازه‌ای ایجاد می‌کند که درجه آزادی آن صفر است؛ به این معنا که پس از مونتاژ، کاملاً صلب خواهد بود و امکان حرکت آزادانه اجزای آن وجود ندارد.

این بلوک‌های مستحکم را می‌توان به یکدیگر متصل کرد تا شبکه‌ای از تیرهای درهم‌تنیده شکل بگیرد. چنین شبکه‌ای ساختاری سه‌بعدی با سختی و پایداری بسیار بالا ایجاد می‌کند، در حالی که وزن کلی آن همچنان پایین باقی می‌ماند. پارا روبیو در توضیح این مزیت گفت

این روش به ما کمک می‌کند سازه‌هایی مستحکم بسازیم و در عین حال، میزان مواد مصرفی را به حداقل برسانیم.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.