Cum Se Dezvoltă Viitorul Ingineriei Origami (Op-Ed)

{h1}

Ingineria inspirată de origami găsește rapid aplicații în tehnologie, trecând dincolo de panouri solare spațiale și componente de fabricație auto-asamblate la produse comerciale, inclusiv rucsacuri.

John Varrasi este un scriitor de personal superior pentru Societatea Americană de Ingineri Mecanici (ASME). Inginerii prezenți Mary Frecker și Larry Howell sunt ASME Fellows. Varrasi a contribuit cu acest articol la WordsSideKick.com's Expert Voices: Op-Ed & Insights.

Origami, forma de artă japoneză care datează cel puțin din secolul al XVII-lea, creează modele și forme unice din plierea hârtiei. Astăzi, origami inspiră ingineri să proiecteze materiale active și structuri inteligente care se îndoaie, se întind și se curbă, depășind constrângerile tradiționale de proiectare și redau produse și sisteme cu caracteristici și caracteristici remarcabile.

Poate că cel mai omniprezent exemplu este airbag-ul auto uimitor de compact, deși ingineria inspirată de origami face, de asemenea, incursiuni comerciale în industria energetică, a îmbrăcămintei și a sănătății. Reflectând interesul emergent în domeniu, Fundația Națională a Științei din SUA a finanțat opt ​​universități din SUA pentru a avansa ingineria origami pe tărâmul sistemelor reconfigurabile, inteligente, structuri și sisteme de auto-asamblare.

Pliere, mult dincolo de hârtie

"Ingineria Origami poate satisface cererea, în mai multe industrii, pentru produse și sisteme cu aplicații foarte complexe", a declarat Mary Frecker, profesoară de inginerie mecanică și inginerie biomedicală la Universitatea de Stat din Pennsylvania, una dintre școlile care urmează să primească o subvenție de cercetare NSF.. "Origami permite produselor cu capacitatea de a plia și apoi de a se afișa la cerere - în orice moment."

Pentru a crea astfel de produse, inginerii experimentează materiale active precum elastomerii magneto-activi, care sunt compuse din particule de umplere magnetice - cum ar fi ferita de bariu - încorporate într-o matrice de elastomeri și care prezintă o capacitate specială de a se curba și roti atunci când un câmp magnetic este aplicat. Compușii sintetici polimerici cu o densitate energetică extrem de ridicată sunt de asemenea preferați în comunitatea de proiectare origami datorită capacității materialului de a comprima și de a se întinde în prezența unei tensiuni.

În timp ce astfel de materiale sunt aproape magice în modul în care se transformă în diferite forme și tipare, provocarea pentru ingineri este crearea unui sistem care să fie solid din punct de vedere structural și poate fi fabricat pentru utilizare practică. [Panourile solare pliante Origami ar putea fi îndreptate către spațiu (video)]

"Arta origami tradițională folosește hârtia; cu toate acestea, majoritatea aplicațiilor de inginerie necesită materiale cu grosime fină pentru a oferi rezistența și rigiditatea necesară pentru a atinge o funcționalitate dorită", a spus Frecker. "Analiza noastră a proiectelor experimentale arată că diferite procese de activare determină pliuri, curbe și deformări diferite în structura materialului."

Minunile medicale

Pe măsură ce cercetătorii continuă să creeze noi structuri care să poată fi utilizate practic, unele companii au plasat modele inspirate de origami pe piața comercială, realizând beneficiile produselor și sistemelor cu capacități de pliere unice.

GE Healthcare a colaborat recent cu Universitatea Brigham Young (BYU) la o copertă pentru brațul extensibil al unei mașini cu raze X utilizate în sălile de operații ale spitalului. Giulgiul se extinde și se contractă ca un acordeon muzical pentru a proteja câmpul steril din OR de mediul nesteril al brațului de extensie. Mantaua este fabricată din Tyvek®, un tip de hârtie sintetică produsă de DuPont. GE a necesitat o îmbunătățire a designului față de draperiile de plastic utilizate în mod obișnuit pentru a învălui brațul C mobil draperiile trebuiau înlocuite de fiecare dată când dispozitivul se rotea în și în afara câmpului steril, adăugând timp, precum și costuri la procedurile chirurgicale.

"GE avea nevoie de un proiect pentru giulgiul care menține câmpul steril în timpul tuturor mișcărilor și pozițiilor brațului de extensie", a spus Larry Howell, profesor în Departamentul de Inginerie Mecanică la BYU, de asemenea, beneficiar al uneia dintre subvențiile NSF. "După ce au fost evaluate și testate mai multe concepte, a fost selectat un design bazat pe origami."

Capacul alb pentru brațul extensibil al acestei mașini cu raze X, utilizat în sălile de operații, a fost dezvoltat la Universitatea Brigham Young, folosind o inginerie inspirată de origami.

Capacul alb pentru brațul extensibil al acestei mașini cu raze X, utilizat în sălile de operații, a fost dezvoltat la Universitatea Brigham Young, folosind o inginerie inspirată de origami.

Designul giulgiului a fost complex. Pentru a se acomoda cu mișcarea și geometria necesară a brațului mașinii cu raze X, echipa BYU a dezvoltat un giulgi reglabil bazat pe un model de cute Miura-ori. Numit după astrofizicistul japonez Koryo Miura, Miura-ori metoda a inspirat domeniul proiectării sistemelor, permițând inginerilor să plieze și să desfășoare suprafețe rigide și groase în direcții diferite și mișcare continuă.

O altă aplicație de asistență medicală pentru inginerie origami se află în zona sondelor chirurgicale, a forcepsului și a altor instrumente care au capacitatea de a intra într-o deschidere în corp într-o stare îngustă și compactă și de a se desfășura după introducere. Ingineria bazată pe origami poate juca, de asemenea, un rol în stenturile biomedicale îmbunătățite.

Dacă sunteți un expert de actualitate - cercetător, lider de afaceri, autor sau inovator - și doriți să contribuiți la o piesă op, editați-ne aici.

Dacă sunteți un expert de actualitate - cercetător, lider de afaceri, autor sau inovator - și doriți să contribuiți la o piesă op, editați-ne aici.

Rolul în expansiune pentru inginerie origami

Dincolo de domeniul medical, produsele inspirate de origami includ telescoape, huse de protecție pentru automobile, articole sportive, caiace, tablouri solare, sertare pentru aparate și adăposturi temporare. Matricele solare reprezintă un exemplu de membrane dislocabile care le permit inginerilor o gamă de flexibilitate în proiectare, incluzând îmbinări de frecare scăzute, volum redus de material, flambaj controlat și capacitate de extindere extinsă.

În domeniul articolelor și articolelor sportive, studenții în design industrial de la BYU, în colaborare cu firma de produse Tessel Supply, au adaptat origami în designul unui rucsac nou. Caracteristicile distinctive ale rucsacului sunt ochiurile triunghiulare care permit pungii să se conformeze articolelor din interior, reducând conținutul și protejând împotriva deteriorării. Combinând forma și funcția, rucsacul se potrivește cu o inginerie atentă, cu o estetică plăcută și confort.

„Acestea și alte produse prezintă dovezi că soluțiile pliabile sunt viabile în proiectarea inginerească”, a spus Howell. „Arta Origami va continua să inspire produse care trebuie să fie portabile și care pot fi implementate”.

Potrivit lui Frecker de la Penn State, un domeniu de interes în creștere este în structurile cu pliere automată, precum și în sistemele de scară largă care pot fi utilizate pentru explorarea spațiului. De asemenea, se pune accentul pe aplicații care combină mijloace electrice, magnetice și termice pentru a activa materialele pentru a permite proiectarea pe bază de origami. Au fost 28 de prezentări despre origami la conferințele tehnice ASME Design Engineering 2014 - interesul în domeniu este în creștere.

Urmăriți toate problemele și dezbaterile Expert Voices - și deveniți parte a discuției - pe Facebook, Stare de nervozitate și . Opiniile exprimate sunt cele ale autorului și nu reflectă neapărat opiniile editorului. Această versiune a articolului a fost publicată inițial pe WordsSideKick.com.






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Nașterile Fecioarelor Pot Fi Obișnuite În Sălbăticie
Nașterile Fecioarelor Pot Fi Obișnuite În Sălbăticie

Album: O Nouă Față Pentru Muma Ötzi The Iceman
Album: O Nouă Față Pentru Muma Ötzi The Iceman

Jurnalul Unei Mame Pe Moarte
Jurnalul Unei Mame Pe Moarte

Migrația Uimitoare A Fluturilor Monarhului Care Se Reîntoarce Acum
Migrația Uimitoare A Fluturilor Monarhului Care Se Reîntoarce Acum

De Ce Este Căscatul Contagios?
De Ce Este Căscatul Contagios?


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2019 RO.WordsSideKick.com