Los ingenieros de la Universidad RMIT han diseñado un innovador sistema estructural tubular que se puede empaquetar de forma plana para facilitar su transporte y convertirse en materiales de construcción resistentes.
El avance es posible gracias a un sistema de autobloqueo inspirado en el origami de pliegues curvos, una técnica que utiliza líneas de pliegues curvos en la capa de papel.
Los investigadores principales, el Dr. Jeff (Ting-Uei) Li y el distinguido profesor Mike (Yi Min) Xie, dijeron que el bambú, cuyas estructuras internas proporcionan un refuerzo natural, influyó en el diseño del tubo.
“Este sistema de autobloqueo es el resultado de un diseño geométrico inteligente”, dijo Lee de la Escuela de Ingeniería de RMIT.
“Nuestro invento es adecuado para uso a gran escala: un panel, que pesa sólo 1,3 kg, hecho de múltiples tubos, puede soportar fácilmente a una persona que pesa 75 kg”.
Los tubos planos ya se utilizan ampliamente en aplicaciones científicas y de ingeniería, como dispositivos biomédicos, estructuras aeroespaciales, robótica y construcción civil, incluidos edificios emergentes como parte de los esfuerzos de recuperación ante desastres.
El nuevo sistema hace que estos tubos sean rápidos y fáciles de ensamblar con la capacidad de convertirse automáticamente a un estado fuerte y de cierre automático.
“Nuestra investigación no sólo abre nuevas posibilidades para el diseño estructural avanzado y multifuncional, sino que también puede mejorar significativamente los sistemas desplegables existentes”, afirmó Xie de la Escuela de Ingeniería.
“Cuando la NASA despliega paneles solares, por ejemplo, los brazos utilizados son tubos que se aplanan antes de ser lanzados al espacio”, dijo Lee.
“Aunque estos tubos son huecos, potencialmente pueden deformarse bajo ciertas fuerzas en el espacio. Con nuestro nuevo diseño, estos brazos pueden ser una estructura fuerte”.
La investigación ha sido publicada en la revista Actas de la Academia Nacional de Ciencias (PNAS).. Los contribuyentes a este trabajo incluyen a los doctores Hongjia Lu, Jimeng Ma y Ngoc San Ha de la Escuela de Ingeniería de RMIT y al profesor asociado Joseph Gitas de la Universidad de Queensland.
Xie dijo que su algoritmo inteligente controlaba cómo se comportaba la estructura bajo fuerzas cambiando la dirección del tubo.
“Con nuestra innovación inspirada en el origami, los tubos planos no sólo son fáciles de transportar, sino que también se vuelven lo suficientemente fuertes como para resistir fuerzas externas durante el uso”, afirmó Xie.
“El tubo también es autoblocante, lo que significa que su forma robusta se cierra de forma segura sin necesidad de mecanismos adicionales ni intervención humana”.
Próximos pasos
El equipo continuará mejorando el diseño y explorando nuevas posibilidades para su desarrollo.
“Queremos extender la función de cierre automático a diferentes formas de tubos y probar cómo funcionan los tubos bajo diferentes fuerzas, como doblarse y doblarse”, dijo Lee.
“También estamos explorando nuevos materiales y métodos de fabricación para fabricar tubos más pequeños y precisos”.
El equipo está desarrollando tubos que pueden implementarse por sí solos para una variedad de aplicaciones sin requerir mucho esfuerzo manual.
“Planeamos mejorar nuestro algoritmo inteligente para hacer que los tubos sean más aplicables y eficientes para diferentes situaciones del mundo real”, dijo Xie.
