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Gestaltwandelnde Strukturen: Die Zukunft der von Origami inspirierten Technologie

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Origami ist die alte japanische Kunst des Papierfaltens, bei der flache Papierblätter auf kunstvolle Weise gefaltet werden, um komplexe Formen wie Tiere, Blumen oder geometrische Figuren zu schaffen, ohne zu schneiden oder zu kleben. Diese Technik verwandelt ein einfaches Stück Papier in ein dreidimensionales Objekt, oft mit bemerkenswerten Details und Schönheit.

Hierarchische auf Origami basierende Metastrukturen lassen sich von dieser Kunstform inspirieren, verwenden jedoch Materialien, die ihre Form halten und verschiedenen Bedingungen standhalten können. Diese Strukturen bestehen aus mehreren Schichten oder Hierarchien von kleineren Einheiten, die auf eine Weise miteinander verbunden sind, die es ihnen ermöglicht, sich wie Origami zu falten und zu entfalten. Jede Einheit kann eine einfache Form wie ein Quadrat oder ein Dreieck sein, aber im Zusammenspiel können sie hochkomplexe Formen schaffen.

Diese Metastrukturen könnten wie komplexe geometrische Skulpturen aussehen, die ihre Form verändern können. Beispielsweise könnten sie als kompakte, gefaltete Form beginnen und sich dann in eine größere, offenere Struktur entfalten. Stellen Sie sich ein flaches, gefaltetes Design vor, das sich zu einer mehrschichtigen, kastenartigen Form mit inneren Fächern ausdehnt. Oder stellen Sie sich eine Struktur vor, die wie ein zusammengefalteter Würfel aussieht, sich jedoch in eine lange, brückenartige Form oder eine sphärische Form mit verschiedenen Mustern verwandeln kann.

Die Flexibilität des Designs ermöglicht es diesen Strukturen, in verschiedenen Szenarien eingesetzt zu werden, beispielsweise zur Schaffung von Robotern, die ihre Form ändern können, um sich auf unterschiedliche Weise zu bewegen, oder zum Bau von Komponenten, die ihre Form verändern können, um in enge Räume zu passen oder sich auszudehnen, wenn mehr Platz benötigt wird. Die Fähigkeit, sich in eine Vielzahl von Formen zu verwandeln, macht diese Metastrukturen unglaublich vielseitig für zahlreiche Anwendungen.

Nature, 2024; doi: 10.1038/s41467-024-50497-5