Yi Zhu, Peneliti Teknik Mesin, datang dengan desain origami yang bisa dilipat menjadi sesuatu yang bisa dimasukkan ke dalam saku dan bisa diperluas menjadi sesuatu yang lebih panjang. Kredit: Brenda Ahearn/Universitas Michigan, Sekolah Tinggi Teknik, Komunikasi dan Pemasaran
Melipat origami dengan panel tebal membuka banyak kemungkinan.
Untuk pertama kalinya, para insinyur di Universitas Michigan menunjukkan bahwa struktur penahan beban, seperti jembatan dan tempat berlindung, dapat dibangun menggunakan modul origami. Komponen serbaguna ini dapat dilipat secara kompak dan diubah menjadi berbagai bentuk.
Ini adalah kemajuan yang memungkinkan masyarakat dengan cepat membangun kembali fasilitas dan sistem yang rusak atau hancur akibat bencana alam, atau memungkinkan pembangunan di 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 di Komunikasi Alam.
Prinsip bentuk seni origami memungkinkan bahan yang lebih besar dilipat dan diciutkan ke dalam ruang kecil. Dan dengan meningkatnya penerimaan sistem bangunan modular, penerapan komponen yang dapat dengan mudah disimpan dan diangkut pun semakin meningkat.
Dari kiri, Yi Zhu, Peneliti Teknik Mesin, dan Evgueni Filipov, profesor Teknik Sipil dan Lingkungan serta Teknik Mesin, bekerja di laboratorium mereka di Gedung Laboratorium George G. Brown. Filipov dan Zhu menerapkan prinsip origami untuk membuat Origami Ketebalan Modular dan Seragam (MUTO) untuk struktur berskala besar, membawa beban, dan mudah 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 berat yang diperlukan sambil mempertahankan 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 dapat menopang beban 2,1 ton dengan berat lebih dari 16 pon, dan dengan tapak dasar kurang dari 1 kaki persegi.
- Paket yang dapat dibuka dari kubus selebar 1,6 kaki untuk diaplikasikan pada 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 dari terobosan ini datang dalam bentuk pendekatan desain berbeda yang diberikan oleh Yi Zhu, seorang peneliti di bidang teknik mesin dan penulis pertama studi tersebut.
“Saat orang mengerjakan konsep origami, mereka biasanya memulai dengan ide model kertas tipis yang dilipat—dengan asumsi materi Anda setipis kertas,” kata Zhu. “Namun, untuk membangun struktur umum seperti jembatan dan halte bus menggunakan origami, kita memerlukan alat matematika yang dapat langsung memperhitungkan ketebalan pada desain awal origami.”
Evgueni Filipov, seorang profesor 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 daya dukung 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 semuanya 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 perangkat pengunci yang sesuai, beban yang ditempatkan pada struktur dapat ditransfer secara merata ke seluruh bagian.”
Selain mampu membawa beban besar, sistem ini—dikenal sebagai sistem Struktur Terinspirasi Origami Tebal Seragam dan Modular—dapat menyesuaikan bentuknya dengan jembatan, dinding, lantai, kolom, dan banyak struktur lainnya.
Referensi: “Struktur adaptif dan penahan beban yang terinspirasi Origami, bersifat 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 terbantu dengan penggunaan Simulator Origami Multi-Fisika yang Bekerja Secara Berurutan (rawa). 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.
NewsRoom.id
