Cientistas usam kirigami

Uma forma de arte japonesa centenária poderá dar origem a métodos de fabrico de próxima geração, como a cortiça tão forte como o aço.

Por André Paulo | Publicado em 23 de agosto de 2023, 12h00 EDT

A antiga arte japonesa de dobrar e cortar papel, conhecida como kirigami, tem inspirado cada vez mais uma nova geração de materiais de engenharia, resultando em designs surpreendentemente bonitos e resistentes. A última iteração, cortesia de pesquisadores do MIT, adiciona atributos encontrados tanto em favos de mel quanto em ossos humanos para fortalecer ainda mais materiais arquitetônicos avançados, bem como potencialmente aumentar a resiliência de certos aviões, espaçonaves e robôs.

Conforme detalhado em um novo artigo a ser apresentado na próxima Conferência de Computadores e Informações em Engenharia da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos, a equipe do Centro de Bits e Átomos (CBA) do MIT desenvolveu um novo método para fabricar redes de placas - materiais de alto desempenho úteis em projetos automotivos e aeroespaciais. “Este material é como a cortiça de aço. É mais leve que a cortiça, mas com elevada resistência e elevada rigidez”, explica Neil Gershefeld, autor sénior do artigo e investigador principal do Center for Bits and Atoms (CBA) do MIT.

Para alcançar seu avanço, os engenheiros alteraram um vinco tradicional de origami Miura-ori, já usado na criação de treliças de placas para “estruturas sanduíche”, que colocam um núcleo corrugado entre duas placas planas. Embora as estruturas sanduíche de treliça de placa padrão sejam muitas vezes feitas com adesivo e soldagem lentos, caros e difíceis, a equipe modificou os ângulos agudos do design Miura-ori em facetas, permitindo fixações de placas por meio de rebites e parafusos. Esse design alterado pode ser ainda mais personalizado por meio de diferentes padrões e formatos de vinco para aprimorar rigidez, flexibilidade e resistência específicas – muito parecidos com os formatos celulares encontrados em ossos e favos de mel.

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De acordo com as descobertas da equipe, as treliças de placas aumentadas com kirigami resistiram três vezes mais força que os designs padrão de corrugação de alumínio. Essas variações são imensamente promissoras para seções leves e com absorção de choque, necessárias em carros, aviões e espaçonaves.

“A construção de redes de placas tem sido tão difícil que tem havido pouca pesquisa em escala macro”, explicou Alfonso Parra Rubio, co-autor principal do artigo e assistente de pesquisa no CBA. “Acreditamos que dobrar é um caminho para facilitar a utilização desse tipo de estrutura de placa feita de metal.”

Para demonstrar as capacidades estruturais e artísticas inspiradas no kirigami, alguns dos alunos de pós-graduação da equipe até projetaram um trio de grandes esculturas tridimensionais atualmente em exibição no MIT Media Lab. “No final das contas, a obra artística só é possível por causa das contribuições matemáticas e de engenharia que mostramos em nossos artigos”, disse Parra Rubio. “Mas não queremos ignorar o poder estético do nosso trabalho.”

Por enquanto, o novo método de fabricação de treliças de placas continua difícil de modelar antes da construção. No futuro, no entanto, a equipe pretende construir ferramentas CAD fáceis de usar para agilizar e simplificar o processo de design da rede kirigami. De acordo com o anúncio do MIT na terça-feira, eles também esperam investigar maneiras de reduzir os custos computacionais envolvidos na simulação de projetos antes da produção.

Andrew Paul é o redator da Popular Science que cobre notícias de tecnologia. Anteriormente, ele foi um colaborador regular do The AV Club and Input, e teve trabalhos recentes também apresentados pela Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC, bem como pela Internet Tendency de McSweeney. Ele mora fora de Indianápolis.