Лабораторія сповнилася криками – криками, на щастя, радості. Акіб Заман, кандидат філософії Массачусетського технологічного інституту (MIT), щойно створив міні-крісло, яке, здавалося б, з’явилося нізвідки.

Він потягнув за нитку, прикріплену до плоского прямокутного шматка вафельного матеріалу, розділеного на десятки кривих квадратних плиток. Завдяки цьому обережному потягу плитка стиснулася разом, раптово встала та набула форми крихітного, вигнутого стільця в модерністському стилі.

Після місяців роботи він та один з його колег-дослідників вперше побачили, як їхня ідея втілилася в життя. «Це був чудовий момент», – згадує Заман. «Ми обидва були схвильовані – ми кричали».

Замана надихнула японська форма мистецтва кірігамі, схожа на орігамі, але замість простого складання паперу для досягнення 3D-форми, кірігамі також передбачає вирізання.

Його часто використовують для створення паперових спливаючих елементів. Як орігамі, так і кірігамі впливали на інженерів протягом багатьох років. Ці методи можуть дозволити матеріалам поводитися дивовижним чином, але знайти для них корисне застосування вже давно є проблемою.

У випадку Замана, він та його колеги знайшли спосіб 3D-друку матеріалу, розділеного на масивні квадратні плитки. Кути сторін цих плиток та точний характер розрізів, що їх розділяють, означають, що при стисканні вони набувають бажаної 3D-форми. Це може бути, наприклад, стілець, конструкція, схожа на намет, або вигнутий контейнер якогось типу.

Команда створила комп’ютерну програму, яка перетворює 3D-модель на плоску, сітчасту версію, до якої прикріплений шнур. Робота була описана в статті, опублікованій у грудні.

«Ви можете зробити більшу конструкцію, наприклад, будівлю», — каже Заман.

З іншого боку, цю технологію також можна використовувати для створення крихітних структур, які при активації розкриваються та доставляють ліки до певних ділянок тіла. Заман каже, що він та його колеги зараз співпрацюють у дослідженнях у цій галузі.

Але однією з ключових перешкод у впровадженні орігамі або кірігамі в інженерію є те, що ці методи часто роблять речі досить складними. Знаменитий метод Міури, розроблений японським астрофізиком Корьо Міурою, складає лист матеріалу в паралелограми, що дозволяє йому складатися дуже компактно.

Метою було створити рішення для зберігання сонячних батарей на супутниках та космічних кораблях.

У 1995 році справжній японський супутник розгорнув сонячну панель, складену за методом Міури. Однак Марк Шенк, експерт з інженерії, натхненної орігамі, в Університеті Брітсола, каже: «Є простіші способи вирішення цієї проблеми».

Він зазначає, що масштабування дизайнів на основі орігамі, а також їх використання з матеріалами, відмінними від паперу, може бути складним, що прощає навіть після багаторазового складання та повторного складання.

«Орігамі досі не використовується в реальних інженерних застосуваннях», — каже Шенк. Але це може змінитися.

Математичне розуміння дослідниками структур, подібних до орігамі, за останні десятиліття значно зросло, зазначає він, і зараз існує безліч стартапів та університетських спін-аутів, які прагнуть розробляти продукти, натхненні орігамі та кірігамі.

Stilfold у Швеції — один із таких стартапів. «Ми індустріалізуємо простіший спосіб формування листового металу на основі орігамі», — каже головний виконавчий директор та співзасновник Йонас Нюванг. Stilfold використовує тупе колесо для створення складок на листовому металі. Це створює криву або вигин матеріалу, що також надає йому жорсткості. «Як коли ви тримаєте [шматок] піци», – пояснює Нюванг.

Моделі орігамі іноді покладаються на складання або вигинання паперу для додаткової жорсткості.

А фінський проект під назвою Fold2 досліджував використання складно складеного картону для виготовлення пакувальних вкладишів, призначених для захисту продуктів під час транспортування.

Для Stilfold перевага використання металу полягає в зміцненні цього матеріалу без необхідності великої кількості кронштейнів, гвинтів або опор – зменшуючи загальний обсяг необхідного матеріалу, а отже, також вартість та викиди вуглецю будь-якого продукту, виготовленого за допомогою цієї техніки. «Ми можемо досягти скорочення витрат матеріалу приблизно на 20-30%, просто додавши жорсткості», – каже Нюванг.

Stilfold розробила робота, який може згинати листовий метал, і на сьогоднішній день компанія використовує цей метод для виробництва шасі для 200 блискучих металевих електричних мотоциклів, які зараз постачаються клієнтам.

Нюванг каже, що Стілфолд співпрацює зі шведськими автомобільними компаніями Volvo та Scania, щоб побачити, чи зможуть вони розробити нові, легкі деталі для автомобілів та вантажівок.

Але заохочення до більш широкого впровадження цієї технології може бути складним завданням. Нюванг каже, що іноді важко переконати інженерів перейти на зовсім інший спосіб роботи.

І все ж перспектива використання орігамі для вдосконалення існуючих технологій для деяких є привабливою. Моніш Упманью з Північно-Східного університету в США та один з його аспірантів минулого року отримали патент на розробку, яка використовує орігамі для створення міцних, але складних конструкцій крил.

Це як крило з гнучкою, гофрованою структурою всередині – щось на кшталт акордеона – що дозволяє цьому крилу швидко складатися або легко згинатися.

Таке крило, наприклад, могло б згинати лише свої краї, як це роблять птахи зі своїм пір’ям, щоб стабілізуватися під час польоту.

«Птахи насправді можуть змінювати форму своїх крил», – каже Упманью. «Вони вдосконалили цей високоефективний спосіб польоту». Літаки та вітрові турбіни колись можуть робити щось подібне. Упманью припускає, що крило могло б автоматично та динамічно реагувати на тиск повітря, використовуючи систему на основі клапанів для регулювання своєї форми.

Знадобиться багато досліджень та інвестицій, щоб перетворити ці ідеї на реальні продукти. Тим часом традиційне орігамі з паперу залишається улюбленим заняттям багатьох. Однак не всім воно подобається.

«Для мене це академічний інтерес, це моя робота», – зізнається Марк Шенк, який каже, що його мало цікавить створення паперових моделей орігамі. «Моя мама, як не дивно, дуже добре в цьому розбирається».