Este humano

Dec 23, 2023

Max G. Levy

Num dia ensolarado de abril, no gramado da Universidade de Harvard, David Melancon saiu de uma tenda de plástico branco carregando uma mesa. Então outro. Depois fez algumas viagens para produzir 14 cadeiras. Depois uma bicicleta, seguida por uma bomba amarela para bicicleta. Finalmente, ele executou um grande Shop-Vac laranja. Melancon, um candidato a doutorado em matemática aplicada, fechou a porta improvisada da tenda atrás de si. Isso foi o que sua equipe apelidou de demonstração do “carro palhaço” – prova de que um grande número de objetos poderia caber dentro de uma tenda que, apenas alguns momentos antes, era uma pilha plana de plástico do tamanho de um colchão duplo, depois inflada. em um abrigo inspirado em origami.

Os cientistas meditam sobre o origami. A antiga prática de dobrar papel plano em arte provoca uma necessidade fundamental de fazer algo a partir de quase nada. Para os construtores criativos de hoje, o origami tem menos a ver com cisnes de papel e mais com encaixar estruturas úteis em espaços minúsculos. E de acordo com a pirâmide de Maslow que classifica a hierarquia das necessidades, poucas coisas são mais úteis do que abrigo. (Você provavelmente não deveria comer ou beber um origami criado por um engenheiro.)

“Existem diversas situações – situações de emergência, por exemplo – em que é necessária uma estrutura”, diz Katia Bertoldi, conselheira de Melancon e professora de mecânica aplicada em Harvard. Por exemplo, as pessoas deslocadas por catástrofes naturais necessitam de abrigos imediatos. “Posso construir um galpão e ele está lá. Mas aí se eu tiver que mexer, ou eu desmonto ou movo esse volume enorme. É muito impraticável”, continua ela. Reduzir esse volume com estruturas de origami “implantáveis” – que se desdobram de volumes pequenos e móveis para volumes maiores e úteis – resolve esse problema.

Como você implantaria facilmente um abrigo de emergência? Imagine inflar um balão dobrado para implantar uma forma 3D oculta. É um truque elegante, mas um balão não mantém sua forma quando você retira a pressão do ar. Um origami independente precisa ser biestável. A palavra é frequentemente usada em eletrônica e ciência da computação para descrever um circuito com dois estados estáveis, mas em projetos mecânicos, basicamente significa que a estrutura deve ser robusta tanto quando é plana quanto quando é expandida. Teria que manter sua forma enquanto dobrada e permanecer assim enquanto desdobrada, sem selar o ar. Origami inflável e origami biestável existem, diz Bertoldi, “mas nunca foram combinados em um único conceito”.

Nos últimos três anos, a equipe de Bertoldi desconstruiu os obstáculos básicos da geometria, da física e da engenharia estrutural para concretizar esse conceito. E na última quarta-feira na revista Nature, apresentaram uma coleção inédita de origami inflável biestável. Dobradas em papelão ou folhas de plástico corrugado, as peças se encaixam com a pressão de uma bomba de ar e se mantêm sem ela. Alguns dos exemplos são do tamanho de uma bugiganga e parecem estrelas ou biscoitos da sorte triangulares. Outros são muito maiores, como arcos de tamanho humano. Um se destaca: um abrigo de 2,5 metros de altura com piso octogonal de 2,5 metros de largura e porta, desdobrada em um único material.

Inflando um pequeno protótipo de estrutura de origami biestável.

Especialistas dizem que este passo da teoria à estrutura é uma ideia promissora para abrigar pessoas em locais de desastres naturais. “É um trabalho emocionante”, diz Joseph Choma, professor associado de arquitetura e fundador do Design Topology Lab da Clemson University. Choma, especialista em estruturas e materiais dobráveis ​​que não esteve envolvido no projeto de Bertoldi, diz que o mundo precisa de uma arquitetura mais inteligente para alívio de desastres, “especialmente aquelas que possam ser compactadas, implantadas e depois compactadas novamente”.

“Muitas vezes”, continua ele, “essas coisas são construídas, mas depois ficam para trás ou são destruídas”.

“É uma excelente ponte entre a mecânica do origami – a geometria dele – e realmente chegar a uma estrutura em grande escala. Isso é muito raro”, diz Ann Sychterz, professora assistente de engenharia civil na Universidade de Illinois-Urbana Champaign, que não esteve envolvida no estudo. Sychterz é especializada em projetos de abrigos implantáveis. “Para realmente colocar esse trabalho na vida real, esses são os tipos de etapas necessárias”, diz ela.