Massachusetts Institute of Technology (MIT) doktora adayı Akib Zaman, neredeyse hiç yoktan küçük bir sandalye ortaya çıkarmıştı.

Zaman, düzensiz kare karolara ayrılmış, dikdörtgen bir parçaya bağlı bir ipi çekmişti. Bu dikkatli çekişle, plaka sıkıştı, aniden dikildi ve minik, kıvrımlı, modernist tarzda bir sandalyeye dönüştü.

Aylar süren çalışmanın ardından, Zaman ve bir araştırmacı arkadaşı fikirlerinin hayata geçtiğini ilk kez görmüşlerdi. “Harika bir andı,” diye hatırlıyor Zaman. “İkimiz de çok heyecanlandık – çığlık attık.”

Zaman, Japon sanat formu kirigamiden ilham aldı; origamiye benzer ama sadece kağıt katlamak yerine, kirigami kesmeyi de içerir.

Genellikle kağıt pop-up’lar yapmak için kullanılır. Origami ve kirigami, yıllardır mühendisleri etkiliyor. Bu teknikler, malzemelerin şaşırtıcı şekillerde davranmasını sağlayabilir – ancak bunları kullanışlı uygulamalara dönüştürmek uzun süredir bir zorluktu.

Origami Esinli 3D Yapılar

MIT’deki bir ekip, kalın, kare biçimli karolara ayrılmış malzemeyi 3D yazıcıyla basmanın bir yolunu buldu. Bu karoların kenar açıları ve onları ayıran kesiklerin doğası, birleştirildiklerinde istedikleri 3D şekle sıçramalarını sağlıyor. Örneğin, bir sandalye, çadır benzeri bir yapı veya kıvrımlı bir kap şeklinde olabilir.

Ekip, bir 3D modeli düz, ızgara benzeri versiyona dönüştüren ve bir çekme ipi ekleyen bir bilgisayar programı geliştirdi. Çalışma, Aralık ayında yayımlanan bir makalede açıklandı.

“Daha büyük bir yapı, mesela bir bina bile yapabilirsiniz,” diyor Zaman.

Öte yandan, teknoloji aynı zamanda aktive edildiğinde vücutta belirli bölgelere ilaç taşıyan küçük yapılar üretmek için de kullanılabilir. Zaman, kendisi ve meslektaşlarının bu alanda araştırmalar yürüttüğünü söylüyor.

Ancak origami veya kirigamiyi mühendisliğe taşımada temel zorluklardan biri, bu tekniklerin genellikle işleri oldukça karmaşık hâle getirmesi. Japon astrofizikçi Kōryō Miura tarafından geliştirilen ünlü Miura katlaması, bir malzeme parçasını paralelkenarlara katlayarak çok kompakt biçimde katlanmasını sağlar.

Amaç, uydulardaki ve uzay araçlarındaki güneş panelleri için depolama çözümleri yaratmaktı.

1995 yılında, gerçek bir Japon uydusu, Miura katlamalı bir güneş paneli açtı. Ancak origami temelli mühendislik uzmanı Mark Schenk, “Sorunu çözmenin daha kolay yolları var,” diyor.

Schenk, origami tabanlı tasarımları ölçeklendirmenin ve kağıt dışında malzemelerle kullanmanın zor olabileceğini vurguluyor; kağıt katlandıktan sonra defalarca katlansa bile oldukça esnek bir malzemedir.

“Origami hâlâ gerçek mühendislik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmıyor,” diyor Schenk. Ancak bu durum değişebilir.

Araştırmacıların origami benzeri yapılar konusundaki matematiksel anlayışı son yıllarda büyük ilerleme kaydetti ve şimdi origami ve kirigami esinli ürünler geliştirmeyi hedefleyen birçok start-up ve üniversite spin-off’u var.

Stilfold, İsveç’teki bir start-up örneği. CEO ve kurucu ortağı Jonas Nyvang, “Origami temelli, sac metal biçimlendirmeyi endüstrileştiriyoruz,” diyor. Stilfold, sac metale kıvrımlar veya eğimler kazandırmak için donuk bir tekerlek kullanıyor; bu, malzemeyi aynı zamanda sertleştiriyor. Nyvang, “Pizza dilimi tutar gibi” diye açıklıyor.

Origami modelleri bazen ekstra sertlik için katlama veya kağıdı kıvırmayı kullanır.

Finlandiya’daki Fold2 projesi, ürünleri nakliye sırasında korumak için karmaşık katlanmış karton kullanarak ambalaj iç düzenekleri geliştirdi.

Stilfold için metal kullanmanın avantajı, birçok braketi, vida veya destek gerektirmeden malzemeyi güçlendirmek; böylece hem kullanılan malzeme miktarını azaltmak hem de maliyeti ve karbon ayak izini düşürmek. Nyvang, “Sertliği ekleyerek yaklaşık %20-30 malzeme tasarrufu sağlayabiliyoruz,” diyor.

Stilfold, sac metali katlayabilen bir robot geliştirdi ve şu ana kadar yöntemi 200 parlak metal elektrikli motosikletin şasisini üretmek için kullandı; bu motosikletler müşterilere sevk ediliyor.

Nyvang, Stilfold’un İsveçli otomotiv firmaları Volvo ve Scania ile çalıştığını ve arabalar ile kamyonlar için yeni, hafif parçalar tasarlayıp tasarlayamayacaklarını görmek istediklerini söylüyor.

Ancak teknolojinin daha yaygın benimsenmesini teşvik etmek zor olabilir. Nyvang, mühendisleri tamamen farklı bir yöntem kullanmaya ikna etmenin bazen zor olduğunu belirtiyor.

ABD’deki Northeastern Üniversitesi’nden Moneesh Upmanyu ve bir doktora öğrencisi, origami kullanarak güçlü ama katlanabilir kanat yapıları üretmeye yönelik tasarımları için geçen yıl patent aldı.

Bu, içinde esnek, akordeon benzeri bir yapı bulunan bir kanat gibi; kanadın kolayca katlanmasını veya esnek hareket etmesini sağlıyor.

Böyle bir kanat, örneğin kuşların tüylerini kullanarak yaptığı gibi sadece kenarlarını bükebilir ve uçuşta kendini stabilize edebilir.

“Kușlar kanatlarını şekillendirebiliyor,” diyor Upmanyu. “Çok verimli uçma yöntemini mükemmelleştirmişler.” Uçaklar ve rüzgar türbinleri bir gün benzer şekilde çalışabilir. Upmanyu, kanadın hava basıncına otomatik ve dinamik olarak tepki verebileceğini, valf tabanlı bir sistemle şeklini ayarlayabileceğini öne sürüyor.

Bu fikirleri gerçek ürünlere dönüştürmek için çok araştırma ve yatırım gerekecek. Bu arada, geleneksel kağıt katlama origami hâlâ pek çok kişi tarafından sevilen bir uğraş olarak kalıyor. Ancak herkes bunu seviyor diyemeyiz.

MIT’deki araştırmacı Mark Schenk, “Benim için bu akademik bir ilgi alanı, işim. Kağıt origami modelleri yapmakla pek ilgilenmiyorum,” itiraf ediyor. “Ama annem, ilginçtir ki, çok iyi yapıyor.”

Derleyen: Damla Şayan