Исследователи из Массачусетского технологического института обратились к искусству оригами опосредованно, через работы художника и ученого Рона Реша. В 60-е годы прошлого века он разработал складывающиеся мозаичные структуры — тесселяции — которые использовал для создания сложных трехмерных конструкций. Однако, в отличие от метода Реша, где форма создается из единого листа, исследователи изготовили отдельные ячейки, которые затем соединяются друг с другом, образуя трехмерную структуру. Такой подход позволяет упростить процесс производства и создавать более сложные формы.

Из двух ячеек команда инженеров построила строительный блок в форме треножника с нулевой степенью свободы: он абсолютно жесткий и зафиксирован в пространстве. Из этих элементов можно собрать сеть переплетенных балок, образующих трехмерную конструкцию, которая будет отличаться чрезвычайно высокой жесткостью и стабильностью при очень малом весе.

Впрочем, проектирование многоугольных элементов вручную — задача невероятно сложная, особенно если нужно получить структуру, отвечающую конкретным требованиям пользователя. Чтобы упростить процесс, исследователями был разработан автоматизированный алгоритм. Он проектирует набор элементов, которые после сборки образуют нужную заказчику форму. Файлы проекта можно передать на станок с ЧПУ, который автоматически вырежет необходимые элементы из плоских листовых материалов — например, из алюминия.

Сборка не требует применения крупногабаритного сварочного оборудования, достаточно простых ручных инструментов, например, отвертки. Кроме того, конструкция отдельных ячеек такова, что в процессе сборки они естественным образом принимают заданную форму, пишет MIT News.

Моделирование показало, что созданные при помощи нового метода конструкции примерно в 3,5 раза жестче тех, которые получены с помощью других технологий, основанных на принципах оригами, при этом на их создание уходит меньше материала. Более того, они обладают достаточной прочностью для использования в архитектуре.

Новый метод может быть полезен при создании временных укрытий для зон стихийных бедствий: такие конструкции можно быстро изготовить, эффективно транспортировать в виде плоских панелей, а затем оперативно собрать на месте землетрясения или наводнения. Технология также подходит для создания прочных и легких компонентов для авиации или модульных роботов, а также архитектурных элементов — например, звукопоглощающих панелей или фасадных конструкций.

Другая команда инженеров из США разработала гибридный процесс 3D-печати, также вдохновленный искусством оригами: на гибкую тканевую основу наносится слой термопластичного полиуретана, затем — армирующий материал. Получаются плоские панели, которые можно складывать в сложные 3D-формы без использования дорогих пресс-форм.