Questo Umano

Dec 23, 2023

Max G. Levy

In una luminosa giornata di aprile, sul prato dell'Università di Harvard, David Melancon uscì da una tenda di plastica bianca portando un tavolo. Poi un altro. Poi ha fatto alcuni viaggi per produrre 14 sedie. Poi una bicicletta, seguita da una pompa da bicicletta gialla. Infine ha effettuato un grande Shop-Vac arancione. Melancon, un dottorando in matematica applicata, ha poi chiuso dietro di sé la porta improvvisata della tenda. Questo è ciò che il suo team ha soprannominato la dimostrazione della “macchina da clown”, la prova che un numero enorme di oggetti poteva stare all’interno di una tenda che, solo pochi istanti prima, era stata una pila piatta di plastica delle dimensioni di un materasso gemello, poi gonfiata in un rifugio ispirato agli origami.

Gli scienziati riflettono sugli origami. L’antica pratica di piegare la carta piatta nell’arte scalfisce il bisogno fondamentale di creare qualcosa quasi dal nulla. Per i costruttori creativi di oggi, gli origami non riguardano tanto i cigni di carta quanto l’inserimento di strutture utili in spazi ristretti. E secondo la Piramide di Maslow che classifica la gerarchia dei bisogni, poche cose sono più utili di un riparo. (Probabilmente non dovresti mangiare o bere la creazione di origami di un ingegnere.)

"Ci sono diverse situazioni, ad esempio situazioni di emergenza, in cui è necessaria una struttura", afferma Katia Bertoldi, consulente di Melançon e professoressa di meccanica applicata ad Harvard. Ad esempio, le persone sfollate a causa di disastri naturali necessitano di ripari immediati. “Posso costruire un capannone, e poi è lì. Ma poi se devo spostarmi, o lo smonto oppure sposto questo enorme volume. È molto poco pratico”, continua. Ridurre quel volume con strutture origami “dispiegabili” – che si sviluppano da piccoli volumi mobili a volumi più grandi e utili – risolve il problema.

Come distribuiresti facilmente un rifugio di emergenza? Immagina di gonfiare un palloncino piegato per dispiegare una forma 3D nascosta. È un trucco elegante, ma un palloncino non mantiene la sua forma quando si toglie la pressione dell'aria. Un origami autonomo deve essere bistabile. La parola è spesso usata in elettronica e informatica per descrivere un circuito con due stati stabili, ma nella progettazione meccanica significa sostanzialmente che la struttura deve essere robusta sia quando è smontata che quando è espansa. Dovrebbe mantenere la sua forma quando è piegato e rimanere così quando è aperto senza sigillare l'aria. L'origami gonfiabile e l'origami bistabile esistono, dice Bertoldi, "ma non sono mai stati combinati in un unico concetto".

Negli ultimi tre anni, il team di Bertoldi ha decostruito gli ostacoli di geometria, fisica e ingegneria strutturale di base per realizzare quel concetto. E mercoledì scorso sulla rivista Nature hanno presentato una collezione senza precedenti di origami gonfiabili bistabili. Piegati da fogli di cartone o plastica ondulata, i pezzi si incastrano in posizione con la pressione di una pompa ad aria e reggono da soli senza di essa. Alcuni esempi hanno le dimensioni di un gingillo e sembrano esplosioni di stelle o biscotti della fortuna triangolari. Altri sono molto più grandi, come archi a misura d'uomo. Uno si distingue: un rifugio alto 8 piedi con un pavimento ottagonale largo 8 piedi e una porta, realizzato con un unico materiale.

Gonfiaggio di un piccolo prototipo di struttura origami bistabile.

Gli esperti affermano che questo passaggio dalla teoria alla struttura è un’idea promettente per ospitare le persone nei luoghi dei disastri naturali. "È un lavoro entusiasmante", afferma Joseph Choma, professore associato di architettura e fondatore del Design Topology Lab presso la Clemson University. Choma, un esperto di strutture e materiali pieghevoli che non è stato coinvolto nel progetto di Bertoldi, afferma che il mondo ha bisogno di un'architettura più intelligente per i soccorsi in caso di calamità, "specialmente quelle che possono essere smontate, dispiegate e poi nuovamente smontate".

"Molte volte", continua, "queste cose vengono costruite, ma poi vengono lasciate indietro o vengono distrutte".

“È un ottimo ponte tra la meccanica dell'origami, la sua geometria, e il raggiungimento di una struttura su larga scala. Questo è piuttosto raro”, dice Ann Sychterz, assistente professore di ingegneria civile presso l'Università dell'Illinois-Urbana Champaign, non coinvolta nello studio. Sychterz è specializzata nella progettazione di rifugi mobili. "Per portare effettivamente questo lavoro nella vita reale, questi sono i passaggi necessari", afferma.