Análisis de patrones fundamentales para estructuras inspiradas en origami

El arte de plegar papel, conocido como origami, ha trascendido su ámbito artístico para convertirse en una fuente de inspiración clave para la ingeniería y la arquitectura, especialmente en el desarrollo de estructuras desplegables, compactas y adaptables. Estas estructuras han demostrado su versatilidad en una amplia gama de aplicaciones, desde dispositivos médicos hasta la industria aeroespacial. Las estructuras desplegables han sido estudiadas ampliamente y analizadas en términos de su uso, simulación, actuación y materiales. Sin embargo, se ha abordado de manera limitada un aspecto fundamental: la clasificación y comparación de los patrones de plegado de origami en sí mismos. Hasta ahora, los patrones se han estudiado principalmente de forma independiente, sin un enfoque integral que permita contrastar sus propiedades, ventajas y limitaciones en relación con otros. Este trabajo destaca que la innovación en ingeniería del origami radica en la adaptación y modificación de patrones existentes para satisfacer demandas específicas más que el descubrimiento de nuevos patrones.
Este estudio se centra en identificar y evaluar los patrones de origami más utilizados en estructuras desplegables, con especial énfasis en su aplicación aeroespacial. Se analizan sus propiedades mecánicas y geométricas, su cinemática, las cargas de actuación y su resistencia, proporcionando un marco para seleccionar el patrón más adecuado según los requisitos específicos de cada aplicación. Además, se discuten metodologías para simular el comportamiento de estos patrones, lo que permite comprender su potencial y facilita la creación de diseños a medida, permitiendo el desarrollo de estructuras desplegables ajustadas para satisfacer demandas precisas. Las aplicaciones de estos sistemas inspirados en el origami no se limitan al sector aeroespacial, sino que tienen el potencial de revolucionar el diseño de estructuras desplegables en múltiples disciplinas, ofreciendo soluciones eficientes y versátiles para desafíos de ingeniería en diversos entornos, mejorando la portabilidad, la estabilidad y la sostenibilidad.
Palabras clave: origami, estructuras desplegables, mecánica computacional, ingeniería aeroespacial

Transcript

1. Análisis de patrones fundamentales para estructuras inspiradas en origami Maria Alejandra Botero Botero Laura Margarita Rodríguez Ortiz Manuela Gallego Gómez Nicolás Guarín-Zapata
2. Estructuras desplegables Crédito: NASA
3. Estructuras desplegables Técnica Generativa Origami Biomimética Componentes Estructurales Rígidos Deformables Flexibles Combinados Clasificación de estructuras desplegables de acuerdo con Esther Androver (Adrover 2015; Fenci y Currie 2017)
4. Origami
5. Estructuras desplegables inspiradas en origami Optimización del espacio a través del plegado/ desplegado. Necesidad de ensamblar y transportar estructuras complejas. Entendimiento del origami a partir de modelos matemáticos.
6. Áreas de aplicación Aeroespacial Arquitectura y construcción Robótica Medicina Moda Metamateriales
7. Aplicaciones aeroespaciales Ligeras Compactas para el transporte Gran tamaño en órbita Telescopios Paneles solares Velas solares Antenas Hábitats
8. Aeroespacial
9. Aeroespacial
10. Patrones fundamentales de origami
11. Celda unitaria Teselación
12. Patrones fundamentales de origami Miura Flasher Waterbomb Kresling Yoshimura Resch
13. ¿Cómo elegir el patrón adecuado para cada aplicación?
14. Poisson's negativo Multiestable Plegado plano 1-DOF Plegabilidad rígida Aplicación Patrón De plano a curvo Yoshimura Expandir - Contraer en el plano o superficie Miura * Expandir - Contraer curvas y curvas de silla Waterbomb Expandir/Contraer pistón rotacional Kresling Curvatura altamente flexible Resch * * De cilíndrico a espiral Flasher
15. No se trata de inventar nuevos pliegues, sino de entender y adaptar los existentes para resolver desafíos técnicos.
16. Simulación Modelo de barras y bisagras Método de control de desplazamiento generalizado modificado (MGDCM)
17. Kresling – Compresión axial
18. Yoshimura
19. Miura
20. Waterbomb
21. Waterbomb
22. Simulación
23. https://tiestosvoladores.com The future is folded!