Origami mit dicken Platten So klappt's

Einen Kranich falten? Mit Papier kein Problem. Mit dickerem Material wird das jedoch schnell zu einem verzwickten 3D-Puzzle. Aber es klappt trotzdem, wie chinesische Ingenieure nun zeigen.

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Papier ist ein faszinierendes Material. Aus einem quadratischen Stück faltet jedes japanische Schulkind in ein paar Minuten einen Kranich, Frosch oder Stern. Die Faltkunst wurde über Jahrhunderte immer weiter verfeinert - doch sie funktioniert nicht mehr, sobald man anstatt Papier dickeres Material benutzt.

Das Problem liegt auf der Hand: Dicke Platten lassen sich nur falten, wenn man sie vorher durchschneidet und mit Scharnieren versieht. Das Falten klappt obendrein nur in eine Richtung. Dieses sogenannte Rigid Folding ist ein für Ingenieure äußerst spannendes Thema. Etwa wenn sie Solarpanel von Raumsonden wie eine Ziehharmonika zusammenschieben, damit diese beim Start in die Rakete passen. Eine solche Zickzackfaltung ist technisch kein Problem - sie erweist sich jedoch bei Anwendungen mit anderen Formen als unbrauchbar.

Im Wissenschaftsmagazin "Science" berichten nun drei Forscher, dass Origami grundsätzlich auch mit dicken Platten funktioniert. Zhong You von der University of Oxford und seine Kollegen falten beispielsweise eine Schale aus mehreren Millimeter dicken Schaumplatten.

Video demonstriert neue Methode

Das gelingt nur dank raffinierter Geometrie. Mit eigens entwickelten Formeln berechnen die Ingenieure Form und Position der Platten und die Lage der Scharniere. "Wir brauchen dazu keinen Computer", erklärt Zhong. Zur Bestimmung der passenden Winkel genüge ein Taschenrechner.

Am Beispiel eines Kreises führt der Ingenieur vor, wie er das Falten von Papier ins Zusammenklappen dicker Materialien überführt hat. Ein schmaler Kreisausschnitt, der die Form eines Tortenstücks hat, wird dabei nach hinten weggefaltet. Wie das genau funktioniert, zeigt ein Video der Forscher:

Zhong You
Als Scharniere benutzt Zhong übrigens Papier, das auf zwei benachbarte Platten geklebt wird. "Bei einer dicken Kreisplatte braucht man Scharniere sowohl auf der Ober- oder Unterseite", erklärt der Ingenieur. Ansonsten sei ein Nach-hinten-Wegklappen gar nicht möglich. Doch dies allein genüge noch nicht. Man müsse zusätzlich auch die Lage der Platten zueinander verändern. Ein Kreisausschnitt beispielsweise musste buchstäblich tiefer gelegt werden.

An drei weiteren klassischen Origami-Faltungen demonstrieren die Forscher, dass sie diese dank ihrer Berechnungen auch mit dicken Platten hinbekommen. Darunter sind das Diamantmuster und eine Schale, die aus der Ausgangsform eines regelmäßigen Sechsecks entsteht.

Formgebung mit Falten

Das Interesse an Rigid Folding ist groß. Beispielsweise haben Architekten der TU Darmstadt ein Papphaus zum Auseinanderfalten konzipiert. Das "Instant Home" könnte eines Tages als Notunterkunft für Flüchtlinge dienen. Es soll zugleich stabil sein, wasserfest und wohnlich.

Beim Design ließen sich die Darmstädter Architekten von Kristina Wißling beraten, einer Origami-Expertin aus Deutschland. Das Anwendungsspektrum der alten asiatischen Faltkunst reicht von Airbags, Cabriodächern und Lampen bis zur Raumfahrt, wo kleines Packmaß extrem wichtig ist. "Sie müssen die Regeln des Origamifaltens gut kennen", erklärt Wißling, ansonsten seien Lösungen schwer zu finden.

Mehr Stabilität dank Origami

Architekten wie Hani Buri von der École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) nutzen Origami auch als Design-Inspiration. "Die Faltung wird zur Formgebung und trägt zugleich zur Stabilität bei", sagt er. Sein Team hat bereits eine kleine Holzkapelle gebaut, die aussieht, als könnte man sie zusammenschieben. Beweglich sind die Segmente allerdings nicht.

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Geometrie-Puzzle: Falten ohne Papier
Buri schätzt vor allem die Robustheit der Konstruktion: "Eine einzelne Faltung hält noch relativ wenig, mehrere gemeinsam sorgen für Stabilität." Vielleicht entwickeln Architekten ja schon bald Falthäuser, die nicht aus Pappe, sondern Holz gebaut sind. Dafür nötige Methoden hat das Team von Zhong You ja nun entwickelt.

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insgesamt 1 Beitrag
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Seite 1
Newspeak 25.07.2015
1. ...
Dort, wo es interessant wird, schweigt sich der Beitrag (mal wieder) aus. Was sind das denn für "eigens entwickelte Formeln"? Und was ist die zündende Idee dahinter, die den Unterschied zu schon Bekanntem macht?
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