요약:
당신은 Hoberman Sphere를 본 적이 있을 것입니다. 이는 약간의 손의 힘만으로도 붕괴되거나 팽창할 수 있는 연결형 막대의 동적 격자입니다. 미국 하버드대학교와 일본 도쿄대학교 연구팀은 고대 일본의 종이접기와 종이 자르기 기술에서 영감을 받아 일련의 확장 가능한 구조를 개발했습니다.
호버만 공과 유사하며 막대와 가위형 관절로 연결되어 있습니다. 연구자들은 이를 '접이식 가위형 표면과 평면 복합 격자'라고 부르는데, '호베가미'라고 하면 더 시원하고 입력하기 쉬울 수도 있습니다.
이 연구에서는 원환체 모양의 평면 복합 격자를 원통형으로 접을 수 있습니다. "종이접기는 주름이 모양을 인코딩하는 방법을 보여주고, 키리가미는 절단이 어떻게 움직임을 풀어주고 구조 기능을 부여하는지 보여줍니다"라고 하버드 대학교 응용 수학, 유기체 생물학 및 물리학 교수인 선임 저자 Lakshmi Narayanan Mahadevan이 말했습니다. "이 연구는 보완성을 제시합니다. 질문: 기본 빌딩 블록이 더 이상 주름이나 절단이 아니라 연결되면 무엇을 얻을 수 있습니까?”
물체, 도구, 구조물 및 차량의 경우 질량뿐만 아니라 부피가 제한 요소인 경우 접이식 가능성은 귀중한 디자인 기능입니다. 우주정거장에 재보급하기 위해 잠수함, 화물기, 우주선을 조종하든, 추가 중량에 따른 연료비를 감당할 수 있다면 운반하는 품목 수를 줄이고 접이식이 아닌 품목을 선택하는 대신 접이식 가구, 헬멧, 수술용 임플란트, 서식지, 큐브위성, 우주복, 비행 토러스 및 비행 날개를 더 많이 실을 수 있으므로 비싸고 위험한 운송 수단의 수를 줄일 수 있습니다.
접이식 기능을 객체 디자인의 핵심 기능으로 만들기 위해 Toyonaga 팀은 복잡한 가위 표면을 점진적으로 구축할 수 있는 분석 디자인 알고리즘을 고안했습니다. Toyonaga는 다음과 같이 설명합니다. "전체 형태는 일련의 간단한 기하학적 결정을 기반으로 완전한 구조를 형성할 수 있는 순전히 로컬 규칙을 통해 이해할 수 있습니다."
이 "블록별" 접근 방식은 완전한 모양에서 시작하여 거꾸로 작업하여 그 안에 있는 개별 관절을 파생시키는 것이 아니라 단일 연결에서 시작하여 위쪽으로 작업하여 전체를 구성하는 정밀하게 관절별로 관절을 만드는 것입니다. 전체 프로세스에는 몇 가지 설계 매개변수만 필요합니다.
도요나가 팀은 하버드 대학의 콜터 J. 데커(Colter J. Decker)와 로버트 J. 우드(Robert J. Wood), 도쿄 대학의 니시모토 세리(Seri Nishimoto)와 토모히로 테이트(Tomohiro Tate)와 함께 이 방법을 사용하여 나선형, 원환체, '계란 상자' 구조를 비롯한 다양한 형태의 구조물을 설계하고 제작했습니다.
이러한 동적 구조는 연구팀의 논문에 있는 인상적인 설명과 완전히 일치하지 않을 수 있지만 Harvard의 평면 복합 격자에는 논문에 언급되지 않은 또 다른 추가 장점인 미학이 있습니다. 우아한 기하학적 형태를 갖춘 이러한 "호베가미" 구조는 더 많은 디자이너가 제품 디자인에 접을 수 있는 기능을 통합하도록 영감을 줄 수 있습니다. 결국, 실용적인 상자, 의자, 테이블, 텐트 또는 기타 품목 대신 낮은 기술 버전의 트랜스포머처럼 동적으로 형태가 바뀌는 제품을 선택할 수 있다면 누가 정적 품목을 선택하겠습니까?
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