Yi Zhu, Peneliti Teknik Mesin, memegang desain origami yang mampu dilipat menjadi sesuatu yang bisa dimasukkan ke dalam saku dan mampu diperluas menjadi sesuatu yang lebih panjang. Kredit: Brenda Ahearn/Universitas Michigan, Sekolah Tinggi Teknik, Komunikasi dan Pemasaran
Origami lipat dengan panel tebal membuka banyak kemungkinan.
Untuk pertama kalinya, para insinyur di Universitas Michigan telah menunjukkan bahwa struktur penahan beban, seperti jembatan dan tempat berlindung, dapat dibangun menggunakan modul origami. Komponen serbaguna ini mampu dilipat secara kompak dan diubah menjadi berbagai bentuk.
Ini merupakan kemajuan yang memungkinkan masyarakat dengan cepat membangun kembali fasilitas dan sistem yang rusak atau hancur akibat bencana alam, atau memungkinkan pembangunan di tempat-tempat yang sebelumnya dianggap tidak praktis, termasuk di luar angkasa. Teknologi ini juga dapat digunakan untuk struktur yang perlu dibangun dan kemudian dibongkar dengan cepat, seperti tempat konser dan panggung acara.
Kemajuan dalam Konstruksi Origami
“Dengan kemampuan beradaptasi dan membawa beban, sistem kami dapat membangun struktur yang dapat digunakan dalam konstruksi modern,” kata Evgueni Filipov, seorang profesor teknik sipil dan lingkungan serta teknik mesin, dan penulis studi tersebut di Komunikasi Alam.
Prinsip bentuk seni origami memungkinkan bahan yang lebih besar dilipat dan diciutkan ke dalam ruang kecil. Dan dengan semakin diterimanya sistem bangunan modular, aplikasi komponen yang dapat disimpan dan diangkut dengan mudah pun semakin berkembang.
Dari kiri, Yi Zhu, Peneliti di bidang Teknik Mesin, dan Evgueni Filipov, seorang profesor di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan serta Teknik Mesin, bekerja di labnya di Gedung Laboratorium George G. Brown. Filipov dan Zhu menerapkan prinsip origami untuk membuat Origami Modular dan Tebal Seragam (MUTO) untuk struktur berskala besar, mampu membawa beban, dan dapat beradaptasi. Ini dapat digunakan untuk membuat struktur sementara seperti panggung atau tempat konser serta untuk membangun struktur seperti gedung atau jembatan yang akan digunakan sebagai respons terhadap bencana alam. Kredit: Brenda Ahearn/Universitas Michigan, Sekolah Tinggi Teknik, Komunikasi dan Pemasaran
Para peneliti telah berjuang selama bertahun-tahun untuk menciptakan sistem origami dengan kapasitas bobot yang diperlukan sambil tetap menjaga kemampuan untuk diterapkan dan dikonfigurasi ulang dengan cepat. Insinyur UM telah menciptakan sistem origami yang memecahkan masalah tersebut. Contoh dari apa yang dapat dibuat oleh sistem meliputi:
- Kolom setinggi 3,3 kaki yang dapat menopang beban 2,1 ton sementara beratnya sendiri hanya lebih dari 16 pon, dan dengan tapak dasar kurang dari 1 kaki persegi.
- Sebuah paket yang dapat dibuka dari kubus selebar 1,6 kaki untuk diterapkan ke berbagai struktur, termasuk: jembatan jalan sepanjang 13 kaki, halte bus setinggi 6,5 kaki, dan kolom setinggi 13 kaki.
Pendekatan Baru pada Desain Origami
Kunci terobosan ini datang dalam bentuk pendekatan desain berbeda yang diberikan oleh Yi Zhu, peneliti di bidang teknik mesin dan penulis pertama studi tersebut.
“Ketika orang bekerja dengan konsep origami, mereka biasanya memulai dengan ide model kertas yang tipis dan dilipat—dengan asumsi bahan Anda akan setipis kertas,” kata Zhu. “Namun, untuk membangun struktur umum seperti jembatan dan halte bus menggunakan origami, kita memerlukan alat matematika yang dapat secara langsung mempertimbangkan ketebalan pada desain awal origami.”
Evgueni Filipov, seorang profesor di bidang Teknik Sipil dan Lingkungan serta Teknik Mesin, mendemonstrasikan berbagai lipatan dan struktur dengan model kecil di labnya. Kredit: Brenda Ahearn/Universitas Michigan, Sekolah Tinggi Teknik, Komunikasi dan Pemasaran
Untuk meningkatkan kapasitas menahan beban, banyak peneliti telah mencoba menebalkan desain setipis kertas di berbagai tempat. Namun tim UM menemukan bahwa keseragaman adalah kuncinya.
“Apa yang terjadi adalah Anda menambahkan satu tingkat ketebalan di sini, dan tingkat ketebalan yang berbeda di sana, dan hal tersebut menjadi tidak cocok,” kata Filipov. “Jadi ketika beban disalurkan melalui komponen-komponen tersebut, mulai terjadi pembengkokan.
“Keseragaman ketebalan komponen adalah kunci dan hal yang hilang dari banyak sistem origami saat ini. Jika Anda memilikinya, bersama dengan alat pengunci yang sesuai, beban yang ditempatkan pada struktur dapat ditransfer secara merata ke seluruh bagian.”
Selain mampu memikul beban yang besar, sistem ini—dikenal sebagai sistem Struktur Terinspirasi Origami yang Modular dan Tebal Seragam—dapat menyesuaikan bentuknya menjadi jembatan, dinding, lantai, kolom, dan banyak struktur lainnya.
Referensi: “Struktur adaptif dan pembawa beban yang terinspirasi dari origami yang modular dan tebal seragam” oleh Yi Zhu, dan Evgueni T. Filipov, 15 Maret 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-46667-0
Penelitian UM telah terbantu dengan penggunaan Simulator Multi-Fisika Origami yang Bekerja Secara Berurutan (Sungguh). Ini adalah simulator yang secara akurat memprediksi perilaku atau sistem origami skala besar. Dikembangkan di UM, sistem ini telah tersedia untuk umum sejak tahun 2020.
Penelitian ini didanai oleh US National Science Foundation dan Automotive Research Center.
