Kirigami: una forma de arte japonesa ayuda a crear un nuevo material ligero

por Vish Gain

Hace 4 días

Imagen: Cortesía de los investigadores.

Descrita como similar al "corcho de acero", la red de placas desarrollada por un equipo de científicos del MIT puede ayudar a crear piezas resistentes y ligeras para aviones, automóviles y naves espaciales.

Los científicos han creado un nuevo y resistente tipo de material metálico basado en el kirigami (una antigua forma artística japonesa de doblar y cortar papel) que es más ligero que el corcho.

Al igual que el origami más popular, el kirigami es la práctica de doblar y cortar papel para crear formas 3D que son ligeras y firmes. Al reemplazar el papel con metales, los científicos esperan que este llamado material arquitectónico pueda tener propiedades mecánicas personalizables.

"Este material es como el corcho de acero", afirmó el profesor Neil Gershenfeld, director del Centro de Bits y Átomos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y autor principal de un nuevo artículo sobre este enfoque. "Es más ligero que el corcho, pero tiene una gran resistencia y rigidez".

Conocido como red de placas, el material se ha construido a una escala mucho mayor de la que los científicos habían podido lograr anteriormente mediante la fabricación aditiva. Las formas personalizadas permiten a los científicos dar a los metales u otros materiales nuevas propiedades mecánicas.

El artículo se presentó en las Conferencias Técnicas Internacionales de Ingeniería de Diseño y en la Conferencia de Computación e Información en Ingeniería en Boston esta semana.

"Las celosías de placas superan a las celosías de vigas en resistencia y rigidez, manteniendo el mismo peso y estructura interna", dijo Alfonso Parra Rubio, uno de los coautores principales del artículo.

“[Su] construcción ha sido tan difícil que ha habido poca investigación a escala macro. Creemos que el plegado es un camino hacia una utilización más sencilla de este tipo de estructura de placas hecha de metales”.

Otros detrás del artículo incluyen a Klara Mundilova, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y ciencias de la computación del MIT, David Preiss, estudiante de posgrado del MIT y Erik Demaine, profesor de ciencias de la computación del MIT.

Con este método, el equipo produjo estructuras de aluminio con una resistencia a la compresión de más de 62 kilonewtons, pero con un peso de sólo 90 kilogramos por metro cuadrado. Por el contrario, el corcho pesa unos 100 kilogramos por metro cuadrado.

El equipo descubrió que las estructuras eran tan fuertes que podían soportar tres veces más fuerza que una corrugación de aluminio típica. Esto significa que la técnica podría ayudar a los científicos a producir componentes más ligeros y amortiguadores para aviones, automóviles y naves espaciales.

“Para fabricar cosas como automóviles y aviones, se invierte mucho en herramientas. Este proceso de fabricación se realiza sin herramientas, como la impresión 3D”, explicó Gershenfeld. "Pero a diferencia de la impresión 3D, nuestro proceso puede establecer el límite para las propiedades récord de los materiales".

Pero el método que utiliza estructuras reticulares de placas de kirigami puede resultar difícil de modelar.

"En mi experiencia en la producción de proyectos arquitectónicos complejos, los métodos actuales para construir elementos curvos y doblemente curvos a gran escala consumen mucho material y derrochan, y por lo tanto se consideran poco prácticos para la mayoría de los proyectos", dijo James Coleman, cofundador de la firma de diseño para fabricación e instalación. Punto de suma.

"Si bien la tecnología de los autores ofrece soluciones novedosas para las industrias aeroespacial y automotriz, creo que su método basado en células también puede tener un impacto significativo en el entorno construido", añadió.

Coleman, que no participó en este trabajo, cree que la capacidad de fabricar varias geometrías de celosía de placas con propiedades específicas podría permitir edificios de mayor rendimiento y más expresivos con menos material.

“¡Adiós estructuras pesadas de acero y hormigón, hola celosías ligeras!”

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Relacionado: investigación, tecnología espacial, autotecnología, ciencia de materiales, Japón, MIT

Vish Gain es periodista de Silicon Republic

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