Arquitectura

Origami para ingenieros

El tradicional arte japonés del plegado de papel inspira en la búsqueda de estructuras ligeras, desplegables y robustas.

Una estructura de papiroflexia.

Una estructura de papiroflexia. Georgia Tech

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Un grupo de científicos ha diseñado un tubo firme que abre grandes posibilidades para construcciones como puentes o cubiertas. Lo malo es que, de momento, el material utilizado es papel.

¿Puede una simple pajarita de papel inspirar una nueva forma de construir puentes, refugios de emergencia ante catástrofes e incluso brazos robóticos? Científicos de la Universidad de Illinois, el Instituto de Tecnología de Georgia y la Universidad de Tokio han adaptado una técnica de doblado, llamada Miura, para desarrollar prototipos de papel que al desplegarse se convierten en resistentes estructuras rígidas.  

Así, estos investigadores han creado una serie de prototipos en papel que consisten en dos bloques unidos entre sí en zigzag, según publica PNAS. Estos bloques encajados pueden ser combinados con otros iguales para generar estructuras más complejas.

Este avance, que aún es un prototipo, abre muchas posibilidades en el campo de la ingeniería civil: desde la construcción de cubiertas fácilmente transportables hasta puentes desplegables.

Los investigadores Glaucio Paulino y Evgueni Filipov con su desarrollo.

Los investigadores Glaucio Paulino y Evgueni Filipov con su desarrollo. Georgia Tech

Incluso podrían aplicarse a estructuras que la NASA podría abrir en el espacio, según recuerda el coautor del estudio Glaucio H. Paulino. "Las aplicaciones creo que son infinitas, estamos aún arañado la superficie", comenta. "Una vez que se llega a un concepto poderoso, y creemos que esta técnica de acoplamiento en cremallera lo es, se pueden explorar aplicaciones en muchas áreas diferentes".

El estudio menciona materiales alternativos al papel, como ciertos plásticos y metales ligeros. De hecho, a muy pequeña escala, estos materiales pueden ser plegados mediante electricidad, calor o reacciones químicas. ¿Podríamos ver algo similar en una escala mayor? ¿Habrá edificios cuyas estructuras beban directamente del origami?

Manuel Carrasco, arquitecto y experto en origami -el nombre japonés para lo que se conoce aquí como papiroflexia-, comenta que "inspirados en técnicas de plegado de papel sí que hay edificios y construcciones, pero si trasladamos estas técnicas a otros materiales y a una escala mayor ya tienes que introducir elementos como bisagras". Es decir, hoy por hoy no existen materiales que se comporten como el papel pero que tengan más resistencia y durabilidad.

"Los investigadores de este estudio se han basado en una técnica de fuelle, un plegado que otorga mucha rigidez a una estructura", comenta el arquitecto madrileño, que añade: "Lo importante de este estudio es que muestra que el pliegue y sus combinaciones funcionan muy bien en dos dimensiones o sentidos, y es fácilmente colapsable y desplegable".

El arquitecto Manuel Carrasco sostiene un papel doblado con el pliegue Miura.

El arquitecto Manuel Carrasco sostiene un papel doblado con el pliegue Miura.

En papel, lo que hay hasta la fecha son básicamente estructuras efímeras, como estands para ferias o refugios de emergencia. Ejemplo de lo último es el proyecto Cardborigami, un diseño de tiendas de campaña de cartón concebidas para las víctimas del terremoto de Haití de enero de 2010.

No hay construcciones a gran escala cuya estructura esté basada íntegramente en el origami, pero sí existen elementos arquitectónicos basados en pliegues, sobre todo en su faceta más estética. Un ejemplo de ello es la fachada del Instituto Biomédico de Pamplona.

"Al final, para hacer realidad estructuras basadas en origami lo que se necesita es presupuesto y alguien que crea en ello", concluye Carrasco.

Origami espacial

La técnica de pliegue utilizada para generar tubos resistentes a partir de papel doblado toma el nombre del astrofísico japonés Koryo Miura, quien ideó en los años setenta una forma de recoger una superficie amplia en poco espacio de forma eficiente.

Este pliegue se basa en una serie de montes -dobleces convexas- y valles -dobleces cóncavas- que forman paralelogramos, de modo que con un sólo movimiento puede recogerse o desplegarse una superficie muy amplia en un espacio reducido.

Uno de sus usos más conocidos se puede encontrar en algunos mapas turísticos de ciudades japonesas como Kioto y Tokio, por ejemplo. "Miura es conocido porque logró un pliegue con un ángulo determinado que hace que abrir y cerrar un mapa sea muy rápido", comenta el arquitecto Manuel Carrasco.

No obstante, la ingeniería espacial se ha interesado especialmente por el arte del origami, y el pliegue Miura ha encontrado aplicación en el diseño de los paneles solares de algunos satélites espaciales. Concretamente, fue usado de forma experimental con éxito en el satélite N2 en 1995.

Shannon Zirbel y su vela desplegable con técnicas de origami.

Shannon Zirbel y su vela desplegable con técnicas de origami. JPL/NASA

Gracias a ésta y otras técnicas de plegado inspiradas en el origami, los paneles solares, brazos robóticos y otros instrumentos espaciales podrían mejorar su comportamiento de forma sencilla.

Por ejemplo, en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, expertos en origami y matemáticos han trabajado codo con codo para adaptar y combinar pliegues. Así, grandes superficies y paneles podrían lanzarse al espacio en un solo viaje.

El pasado año, Shannon Zirbel, entonces doctorando en el California Institute of Technology, ideó una forma espectacular de abrir, mediante la combinación de varias técnicas de origami, un gran panel transportado en un espacio reducido. No obstante, la propia NASA reconoce que esta tecnología vive aún sus primeras etapas.