この人間

Dec 23, 2023

マックス・G・レヴィ

4月のある明るい日、ハーバード大学の芝生で、デイビッド・メランソンはテーブルを持った白いプラスチックのテントから出てきた。 それからもう一つ。 その後、何度か旅行を繰り返して 14 脚の椅子を製作しました。 次に自転車、そして黄色い自転車ポンプが続きます。 最後に、彼は大きなオレンジ色のショップバックを実行しました。 応用数学の博士号取得候補者であるメランソン氏は、その後、テントの仮のドアを後ろで閉めた。 これは彼のチームが「ピエロカー」デモンストレーションと呼んだもので、ほんの数秒前まではツインマットレスほどの大きさのプラスチックを平らに積み上げて膨らませたテントの中に、膨大な数の物体が収まることができるという証拠だった。折り紙からインスピレーションを得たシェルターへ。

科学者たちは折り紙について思索を巡らせます。 平らな紙を折ってアートを作るという古代の習慣は、ほとんど何もないところから何かを作りたいという根本的な欲求を掻き立てます。 今日の創意に富んだ建築家にとって、折り紙は紙の白鳥ではなく、小さなスペースに有用な構造を取り付けることのほうが重要です。 そして、マズローのピラミッドの欲求階層ランキングによれば、避難場所ほど役に立つものはほとんどありません。 (エンジニアが作った折り紙を飲食するべきではありません。)

「構造物が必要になる場合、緊急事態など、さまざまな状況が考えられます」と、メランソン大学の顧問でハーバード大学応用力学教授のカティア・ベルトルディ氏は言う。 たとえば、自然災害によって避難を余儀なくされた人々は、すぐに避難所を必要としています。 「小屋を建てればそこにあります。 しかし、移動しなければならない場合は、分解するか、この膨大な量を移動することになります。 それは非常に非現実的です」と彼女は続けます。 「展開可能な」折り紙構造（小さな移動可能な体積からより大きな実用的な体積に展開する構造）を使用してその体積を削減することで、この問題は解決されます。

緊急避難所を簡単に展開するにはどうすればよいでしょうか? 折りたたまれた風船を膨らませて、隠れた 3D 形状を展開することを想像してください。 これはエレガントなトリックですが、風船は空気圧を奪うとその形を維持できなくなります。 スタンドアロン折り紙は双安定である必要があります。 この言葉は、エレクトロニクスやコンピューター サイエンスで 2 つの安定状態を持つ回路を表すためによく使用されますが、機械設計では、基本的に、構造が平坦に詰められたときと拡張されたときの両方で頑丈でなければならないことを意味します。 折りたたんだ状態でもその形状を維持し、広げた状態でも空気を封じることなくその形状を維持する必要があります。 インフレータブル折り紙と双安定折り紙は存在しますが、「しかし、それらを単一の概念に組み合わせたことはありません」とベルトルディ氏は言います。

過去 3 年間にわたり、ベルトルディのチームは、その概念を実現するために、基本的な幾何学、物理学、構造工学の障害を解体してきました。 そして先週の水曜日、ジャーナル「ネイチャー」で、彼らは双安定膨張可能な折り紙の前例のないコレクションを発表しました。 ボール紙または波形プラスチックシートから折り畳まれたピースは、エアポンプの圧力で所定の位置にカチッとはまり、エアポンプなしでも自立します。 いくつかの例は装身具サイズで、スターバーストや三角形のフォーチュン クッキーのように見えます。 他のものは、人間サイズのアーチのように、はるかに大きいものもあります。 その 1 つが際立っています。それは、幅 8 フィートの八角形の床とドアを備えた高さ 8 フィートのシェルターで、単一の素材から展開されています。

小さなプロトタイプの双安定折り紙構造を膨張させます。

専門家らは、理論から構造へのこのステップは、自然災害現場で人々を住宅させるための有望なアイデアだと述べている。 「これはエキサイティングな仕事です」と、クレムソン大学の建築准教授であり、デザイン トポロジー ラボの創設者であるジョセフ チョマは言います。 ベルトルディ氏のプロジェクトには関与していない、折り畳み式の構造と材料の専門家であるチョマ氏は、世界はよりスマートな災害救援建築、「特に平らに梱包して展開し、再び平らに梱包できるもの」を必要としていると語る。

「多くの場合、こうしたものは建てられたものの、取り残されたり、破壊されたりすることがよくあります。」と彼は続けます。

「これは、折り紙の仕組み、つまり幾何学と、実際に大規模な構造に至るまでの間の素晴らしい橋渡しとなります。 それはかなり珍しいことです」と、この研究には関与していないイリノイ大学アーバナ・シャンペーン校の土木工学助教授アン・シクテルズ氏は言う。 Sychterz は展開可能なシェルターの設計を専門としています。 「この作品を実際に現実の生活に移すには、これらの手順が必要です」と彼女は言います。