Nuevo sistema inspirado en el origami convierte tubos plegables en materiales de construcción resistentes.
Ingenieros de la Universidad RMIT han diseñado un innovador sistema estructural tubular que puede ser empaquetado en formato plano para facilitar su transporte y luego desplegarse, convirtiéndose en materiales de construcción resistentes. Este avance tecnológico es posible gracias a un sistema de auto-bloqueo inspirado en el origami de pliegues curvos, una técnica que utiliza líneas de pliegue curvadas para doblar materiales, en este caso, tubos.
Inspiración en la naturaleza: El bambú como modelo
Los investigadores principales, el Dr. Jeff (Ting-Uei) Lee y el Profesor Distinguido Mike (Yi Min) Xie, señalaron que el diseño de los tubos se inspira en el bambú, que posee estructuras internas que proporcionan refuerzo natural. «Este sistema de auto-bloqueo es el resultado de un diseño geométrico inteligente«, comentó Lee, de la Escuela de Ingeniería de RMIT.
El diseño no solo optimiza la resistencia, sino que también ofrece soluciones prácticas para la construcción a gran escala. Un panel compuesto de múltiples tubos, con un peso de apenas 1,3 kilogramos, es capaz de soportar fácilmente el peso de una persona de 75 kilogramos. Este tipo de aplicaciones es relevante en sectores donde la ligereza y resistencia son esenciales, como la construcción de refugios temporales o estructuras de emergencia en zonas de desastre.
Aplicaciones en múltiples campos
Los tubos plegables ya se utilizan ampliamente en aplicaciones de ingeniería y ciencia, como dispositivos biomédicos, estructuras aeroespaciales, robótica y construcción civil. En el ámbito de la recuperación ante desastres, las construcciones pop-up (desplegables) han sido de particular utilidad debido a su facilidad de montaje y transporte.
El nuevo sistema hace que estos tubos sean más rápidos y fáciles de ensamblar, con la capacidad de transformarse automáticamente en un estado resistente y auto-bloqueado. «Nuestra investigación no solo abre nuevas posibilidades para diseños estructurales innovadores y multifuncionales, sino que también puede mejorar significativamente los sistemas desplegables existentes», agregó Xie.
Innovaciones para el espacio y más allá
Este diseño tiene aplicaciones potenciales en misiones espaciales. Un ejemplo citado por los investigadores es el de los despliegues de paneles solares por parte de la NASA. «Los soportes que utiliza la NASA son tubos que se empaquetan en forma plana antes de desplegarse en el espacio», explicó Lee. «Sin embargo, estos tubos son huecos, por lo que pueden deformarse bajo ciertas fuerzas en el espacio. Con nuestro nuevo diseño, los soportes serían una estructura mucho más fuerte«.
El sistema también podría tener implicaciones en la creación de infraestructuras para asentamientos espaciales o satélites. Al ser estructuras auto-bloqueantes, no requieren mecanismos adicionales ni intervención humana para asegurar su forma, lo que supone un ahorro de recursos y minimiza el riesgo de fallos mecánicos en entornos extremos.
Algoritmo inteligente para optimizar el comportamiento estructural
Una de las claves del éxito de este sistema es un algoritmo inteligente desarrollado por el equipo de investigación, que permite controlar cómo se comporta la estructura bajo diferentes fuerzas mediante la orientación de los tubos. “Con nuestra innovación inspirada en el origami, los tubos no solo son fáciles de transportar, sino que también se vuelven lo suficientemente fuertes como para soportar fuerzas externas durante su uso”, afirmó Xie.
El equipo está actualmente trabajando en mejorar el diseño para expandir la capacidad de auto-bloqueo a diferentes formas de tubos y probar su desempeño bajo diversas fuerzas, como la torsión y la flexión. Además, están explorando nuevos materiales y métodos de fabricación para crear tubos más pequeños y precisos, con aplicaciones que van desde la construcción hasta la robótica avanzada.
Futuras direcciones de investigación
El equipo de la Universidad RMIT continuará refinando el diseño y explorando nuevas posibilidades para su desarrollo. Entre los próximos pasos se incluye la mejora del algoritmo inteligente para hacer los tubos aún más adaptables y eficientes en situaciones del mundo real. Además, están desarrollando tubos que puedan desplegarse por sí mismos sin necesidad de intervención manual, lo que podría revolucionar la forma en que se construyen estructuras en lugares remotos o de difícil acceso.
La investigación completa ha sido publicada en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), y cuenta con la participación de otros investigadores destacados, como el Dr. Hongjia Lu, el Dr. Jiaming Ma y el Dr. Ngoc San Ha de la Escuela de Ingeniería de RMIT, así como el Profesor Asociado Joseph Gattas de la Universidad de Queensland.
Implicaciones en la sostenibilidad y construcción ecológica
Uno de los aspectos más interesantes de este sistema es su potencial para reducir el impacto ambiental en el sector de la construcción. Los tubos plegables permiten una reducción significativa en el volumen de transporte, lo que se traduce en menores emisiones de dióxido de carbono durante el traslado de materiales. Además, la capacidad de utilizar materiales reciclables o de bajo impacto ecológico en la fabricación de los tubos ofrece una vía para avanzar hacia construcciones más sostenibles.
La posibilidad de construir estructuras resistentes, ligeras y eficientes en recursos también puede contribuir a la creación de viviendas y refugios en comunidades vulnerables, donde la rapidez de montaje y la accesibilidad a materiales ligeros son fundamentales.
El nuevo sistema tubular inspirado en el origami representa un avance prometedor en el diseño de estructuras ligeras, resistentes y fáciles de transportar. Sus aplicaciones son amplias, abarcando desde la construcción civil hasta la exploración espacial, y ofrece una solución sostenible y eficiente para desafíos estructurales complejos. Con futuras investigaciones centradas en la mejora del algoritmo inteligente y el uso de nuevos materiales, el equipo de la Universidad RMIT continúa marcando el camino hacia innovaciones que podrían transformar la manera en que se construyen las infraestructuras en todo el mundo.
Vía www.rmit.edu.au
