Cualquier papel en dos dimensiones puede transformarse en una forma tridimensional estable por medio de pliegues. Con esa premisa, investigadores de la Universidad de Harvard (EE UU) han conseguido crear grandes estructuras inflables, como arcos o refugios, que se mantienen rígidos al cesar el suministro de aire. Los responsables del hallazgo creen que tiene un gran potencial para su uso en catástrofes naturales.
El arte del origami o la papiroflexia, que consiste en crear figuras mediante el pliegue del papel, siempre se ha visto como como algo artístico. No obstante, los principios que rigen esta técnica podrían tener utilidades más allá del entretenimiento, la habilidad o la contemplación.
Inspirados en el arte japonés, un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard (EE UU) describe en la revista Nature cómo han diseñado grandes estructuras tridimensionales, como arcos o refugios para personas, capaces de compactarse o expandirse y permanecer estables tras inflarse.
“Al comenzar el proyecto no estaba muy familiarizado con el origami. Pensaba en él más como una forma de arte. Me sorprendió mucho ver que en realidad es una plataforma muy poderosa para la ingeniería. Creo que con este refugio hemos demostrado que es una aplicación útil que está casi lista para ser utilizada para resolver problemas muy importantes”, señala David Melancon, coautor del estudio e investigador en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson.
La razón detrás de esta fijación en el plegado de papeles reside en que, tal y como explican en su estudio, históricamente se han usado dos estrategias para diseñar sistemas desplegables. La primera consiste en crear barras interconectadas capaces de expandirse y retraerse sincrónicamente, la otra opción es a través de membranas inflables. Sin embargo, ambas presentan dificultades técnicas, ya que de no aplicarse una presión constante cuando están expandidas no mantienen su forma.
“El problema de las estructuras hinchables es que si se abre la válvula o se pincha la estructura no hay nada que impida que se vuelva a desplomar”, añade Melancon.
El origami, en cambio, presenta una clara ventaja en este aspecto. Al plegarse, su estructura se mantiene rígida, bloqueada, sin necesidad de tener que aplicar continuamente alguna fuerza o presión sobre ella.
A partir de superficies triangulares y de bisagras flexibles que las unen, los científicos diseñaron estructuras capaces de permanecer rígidas cuando se inflaban y, a su vez, contraerse utilizando una bomba de vacío. “Lo poderoso del origami es que a partir de una hoja de papel en dos dimensiones se puede plegar cualquier forma en tres dimensiones”, explica Melancon.
De esta forma, los autores han identificado y registrado los parámetros geométricos necesarios para la construcción de estas estructuras. Entre los ejemplos que han realizado con este método se encuentra un arco, que en su configuración plegada ocupa tan solo 20 cm de alto y 30 cm de ancho. Al inflarlo, sin embargo, pasa a ser de 60 cm de alto y 150 cm de ancho.
También han logrado 'edificar' una especie de tienda de campaña que, extendida, ocupa un espacio de 2,5 m × 2,6 m × 2,6 m, mientras que plegada ocupa tan solo 1,0 m × 2,0 m × 0,25 m.
Sus autores creen que su hallazgo podría aportar grandes ventajas frente a otras construcciones convencionales, como el ahorro de espacio tanto en el almacenamiento como en el transporte, la facilidad de instalación o la reducción del tiempo de construcción. En su opinión, puede ser de gran utilidad en escenarios donde se requieran muchas edificaciones en un periodo corto de tiempo, como tras una catástrofe natural.
“Cuando están plegadas son muy planas, por lo que se pueden apilar varias de ellas para llevarlas al lugar afectado. Solo se necesita un operario y una bomba para inflarlas sucesivamente. Una vez inflados puedes liberar la presión y pasar al siguiente”, comenta Melancon.
Con estos resultados, los autores afirman que la metodología presentada en este trabajo podría reproducirse tanto a escalas mayores como a menores “si se tienen en cuenta las condiciones de carga y los retos de fabricación”. Además, consideran que estas estructuras podrían tener múltiples aplicaciones, como castillos hinchables o elevadores de tijera.
Referencia:
Bertoldi, Katia et al.” Multistable inflatable origami structures at the metre scale”. Nature (2021)
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