Инженеры MIT собрали лёгкую жёсткую оболочку из металлических модулей по принципу оригами
Исследователи из Центра битов и атомов MIT (CBA), Болонского университета и Университета Инсбрука представили метод возведения крупных несущих конструкций из отдельных модульных элементов, согнутых по схемам складок Реша — системе складок, разработанной художником и исследователем Роном Решем ещё в 1960-х годах. Статья опубликована в журнале International Journal of Space Structures.
Принцип Реша и модульная сборка
Схема Реша — это геометрическая схема складок, которая превращает плоский лист в жёсткую трёхмерную оболочку. Ключевое отличие от других систем оригами: правильно соединённые элементы полностью теряют степени свободы — «нуль степеней свободы», как описывают это авторы — и образуют геометрически жёсткие строительные блоки.
Для демонстрации концепции команда выбрала алюминий: листы нарезались с помощью ЧПУ-фрезерования, затем складывались вручную и соединялись болтами. Из этих элементов была собрана 23-футовая (около 7 м) скульптура, подвешенная в Бостонской публичной библиотеке, — только с помощью ручного инструмента, без специализированного строительного оборудования.
Преимущества подхода:
- Жёсткость готовой конструкции примерно в 3,5 раза выше по сравнению с некоторыми другими оригами-системами (по результатам моделирования)
- Расход материала сокращается приблизительно на треть
- Модули соединяют ручным инструментом без крупного сварочного оборудования
- Форма модулей может различаться, но принцип соединения остаётся единым
Ведущий автор Альфонсо Парра Рубио (Alfonso Parra Rubio, MIT CBA): «Мы демонстрируем структурное оригами в строительном масштабе». Профессор Нил Гершенфельд (Neil Gershenfeld, MIT): «Сгибание металла — это метод, готовый к использованию при возведении сооружений».
Соавторы и научный контекст
В работе участвовали Эрик Стрэнд (Erik Strand, MIT CBA), Риккардо Фоски (Riccardo Foschi, Болонья), Руперт Малечек (Rupert Maleczek, Инсбрук) и профессор Томохиро Тачи (Tomohiro Tachi, Токийский университет) — один из ведущих специалистов по математике оригами. Сочетание инженерного и математического подходов позволило формализовать условия, при которых модульные оболочки Реша переходят в несущий режим.
Перспективы и ограничения
Читайте также: Изменение наноструктуры помогло сплавам сохранять пластичность при −196 °C.
Пока метод проверен на художественном объекте, а не на нагруженных инженерных конструкциях. Расчёты жёсткости выполнены преимущественно в режиме симуляции; авторы признают необходимость дополнительных испытаний под реальными эксплуатационными нагрузками. Тем не менее возможность сборки модулей ручным инструментом делает подход потенциально привлекательным для строительства в труднодоступных местах и для быстровозводимых конструкций.
