От консервных банок до искусственных кровеносных сосудов

Слева: способ складывания «Миура-ори», разработанный почётным профессором Японского аэрокосмического агентства (JAXA) Миура Корё. Чтобы сложить или разложить конструкцию, достаточно её потянуть или сжать. Справа: в алюминиевой консервной банке используется технология «бриллиантовых ромбов», также основанная на исследованиях космических технологий профессора Миура.

Технология «Миура-ори» приобрела известность благодаря применению в складывающихся солнечных батареях; на бытовом уровне в Японии распространена так называемая технология «Ёсимура», применяемая в алюминиевых банках для слабоалкогольного напитка «тюхай». Когда Вы открываете банку, на её поверхности появляется выпуклый узор ромбовидной формы, благодаря которому банку легко смять. В наши дни технологии оригами стали находить применение в различных сферах повседневной жизни, - от легко сминаемых пластиковых бутылок до лёгких и прочных корпусов автомобилей и мебельной продукции, а также автомобильных подушек безопасности.

Лаборатория реактивного движения (JPL) Национального управления по воздухоплаванию и исследованию космического пространства （NASA）в сотрудничестве с исследователями Университета Бригама Янга ведут разработки солнечных батарей, способных увеличиваться в 10 раз при раскрытии благодаря технологии оригами (на фото – опытный экземпляр, BYU/NASA）
Преподаватель Токийского университета Тати Томохиро применяет технологии оригами в архитектуре. На фото – пример модели складывающегося здания (фото предоставлено Тати Томохиро)

Разработка технологий для внедрения в массовое производство

Как мы уже убедились, технологии японских оригами представляют интерес для самых разных сфер промышленности, включая медицину, транспорт, архитектуру и космос. Однако единственным примером массового производства продукции на базе технологии оригами является сотовый наполнитель.

В октябре 2014 года преподаватель Токийского университета Сайто успешно разработал новый метод производства сотового наполнителя. В отличие от прежнего изделия с многослойной структурой, Сайто предложил использовать технологию оригами, получая объемную структуру из 1 листа с разрезами. Данная технология позволяет производить прочный сотовый наполнитель повышенной жёсткости, сокращает расходы на производство и даже предоставляет возможность изготовления криволинейных панелей, изготовление которых до тех пор считалось невозможным.

Группа профессора Хагивара (университет Мэйдзи) разрабатывает также панели с выпуклым узором в виде тетраэдров, которые также легко сгибаются и обладают огнеупорными свойствами. Наслоение выпуклой и вогнутой сторон панелей одинаковой формы не только делает данную конструкцию прочнее обычной пластины в 7-8 раз, - расходы на её производство составляют всего 1/3 от суммы, необходимой для производства обычного сотового наполнителя. В настоящее время рассматривается вопрос о применении данной технологии для гелиостатов солнечных батарей, литиевых аккумуляторов, полов железнодорожных поездов и пр.

Панель с выпуклостями в виде тетраэдров, разработанная профессором Хагивара. Отличается гибкостью и жаропрочностью, может изготовляться на прессе, дешева в производстве (фото предоставлено профессором Хагивара)

Группа профессора Хагивара также уделяет внимание разработкам уникального трёхмерного принтера на основе технологий оригами. В отличие от обычного трёхмерного принтера, послойно создающего объекты на базе цифровой трёхмерной модели, принтер профессора Хагивара работает по обратному принципу, распечатывая схему оригами на основе 3D-данных. Это устраняет необходимость изготовления дорогостоящих макетов при производстве изделий. Исследовательская группа также рассматривает вопрос о разработке промышленных роботов для выполнения сварочных работ и сгибания материалов. Внедрение роботов будет способствовать реализации дешёвой схемы производства трёхмерных структур из металла, пластика и других материалов.

Искусство складывания фигурок из бумаги обладает многовековой историей, однако инженерные технологии оригами – сравнительно молодая сфера исследований. Есть все основания считать, что перед промышленным применением идей и технологий оригами в Японии и других странах мира открываются большие перспективы.

Фотография к заголовку: профессор университета Мэйдзи Хагивара Итиро. Фотограф: Ямада Синдзи

(Статья написана редколлегией Nippon.com на основе материалов Института специализированных передовых исследований университета Мэйдзи. Оригинал статьи на японском языке опубликован 13 февраля 2015 г.)