Los edificios inflables de nueva generación conservan su forma sin que se aplique una presión constante

En 2016, un arco inflable causó estragos en la carrera ciclista del Tour de Francia cuando se desinfló y cayó sobre un ciclista, derribándolo de la bicicleta y retrasando la carrera mientras los oficiales intentaban limpiar los escombros de la carretera. Los funcionarios culparon a un espectador que pasaba por la hebilla del cinturón por el colapso del arco, pero el verdadero culpable fue la física.

Las estructuras inflables de hoy, que se utilizan para todo, desde hospitales de campaña hasta complejos deportivos, son monoestables, lo que significa que requieren una presión constante para mantener un estado inflado. Deshazte de esa presión y Estructura vuelve a su única forma estable: plana.

Pero, ¿y si estas estructuras tuvieran más de un estado estable? ¿Qué pasaría si el arco se inflara tan firmemente como si estuviera plano en el suelo?

Ahora, investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS) de Harvard John A. Paulson han desarrollado estructuras inflables biestables inspiradas en el origami.

El estudio fue publicado en Naturaleza.

“Esta investigación proporciona un camino directo para una nueva generación de sistemas inflables robustos a gran escala que se bloquean cuando se despliegan y no requieren una presión constante”, dijo Katia Bertoldi, profesora de ingeniería mecánica en SEAS William y Ami Kuan Danoff y autora principal del papel.

Inspirado en el origami y guiado por la geometría, el equipo de investigación desarrolló una biblioteca de bloques de construcción triangulares que pueden desplegarse o plegarse y conectarse en una variedad de configuraciones para crear formas cerradas y multiestables.

“Confiamos en la geometría de estos bloques de construcción más que en las características del material, lo que significa que podemos fabricar estos componentes estructurales a partir de casi cualquier material, incluidos materiales reciclables de bajo costo”, dijo Benjamin Gorissen, asociado en materiales e ingeniería mecánica de SEAS y coautor. del artículo.

Llevándolos proceso de diseño abajo mundo realLos investigadores diseñaron y construyeron un refugio inflable de 8 pies por 4 pies con gruesas láminas de plástico.

“Puede imaginarse estos refugios desplegados como parte de una respuesta de emergencia en una zona de desastre”, dijo el Dr. David Melancon. Alumno de SEAS y coautor del artículo. “Se pueden colocar sobre el camión y todo lo que necesita para inflarlos es una fuente de presión. Una vez inflado, puede quitar la fuente de presión y pasar a la siguiente tienda “.

El refugio puede ser establecido por una o dos personas, a diferencia de la docena que se necesita para ubicar los hospitales de campaña militares de hoy.

Los bloques de construcción de estas estructuras de origami se pueden mezclar y combinar para crear una estructura de cualquier forma y tamaño. Los investigadores construyeron varias otras estructuras, incluido un arco, un brazo extensible y una estructura similar a una pagoda. Los científicos también diseñaron formas con más de dos formas estables.

“Hemos desbloqueado un espacio de diseño a gran escala sin precedentes estructuras inflables que se pueden plegar y mantener su forma desplegada sin riesgo de rotura catastrófica ”, dijo Chuck Hoberman, profesor asociado de ingeniería de diseño en la Graduate School of Design y coautor del artículo. Para lograr recintos de paredes duras, vemos aplicaciones importantes, no solo aquí en la Tierra, sino potencialmente como hábitats para la exploración de la Luna o Marte ”.