Origami Engineering – Was die Kunst des Papierfaltens mit Robotik zu tun hat

Wer an Origami denkt, hat meist kunstvoll gestaltete Papiertiere, Blüten oder geometrische Formen vor Augen; oder hat sich selbst schon mit mehr oder weniger viel Geduld an der japanischen Falttechnik versucht. Doch mittlerweile hat auch das Ingenieurwesen die japanische Faltkunst entdeckt. Mit Origami Engineering gibt es bereits eine eigene Richtung, die aus der traditionellen Kunst eine zukunftsweisende Technik macht.

Was Origami auszeichnet

Es wird vermutet, dass Origami in Japan im 14. Jahrhundert entwickelt wurde, u.a. um zeremonielle Formen zu falten. Die Technik wurde geschätzt, da sie sehr papiersparend ist und Papier damals sehr kostbar war. 

Beim Origami wird weder Schere noch Klebstoff benötigt. Figuren entstehen lediglich durch die richtige Falttechnik. Je nach Figur können mehrere Dutzend Faltvorgänge notwendig sein, bis letztlich ein Kranich, ein Schmetterling oder ein Flugzeug entsteht.

Besondere Form des Origami ist für das Engineering interessant

Innerhalb des Origami gibt es mit der Miura-ori-Falttechnik eine besondere Variante. Dabei wird ein Objekt mit nur einer einzigen Bewegung zusammenfaltet oder auseinandergeklappt. 

Somit funktioniert die Technik nicht nur mit Papier, sondern kann auch für Kunststoff oder Metalle angewandt werden. Für die industrielle Fertigung wird Origami somit sehr interessant.

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Großer Nutzen für die Industrie

Beim klassischen Origami wird aus einem quadratischen Stück Papier ohne Klebstoff, Schere oder Messer allein durch die richtige Falttechnik ein 3D- oder 2D-Objekt. Für die Industrie hat diese Technik verschiedene Vorteile:

  • Selbst komplexe Komponenten oder Produkte lassen sich aus nur einem Stück herstellen.
  • Es wird kein zusätzliches Gerät zum Kleben, Schweißen oder Nieten benötigt. Auch Schneidgeräte sind nicht notwendig.
  • Der Materialverbrauch wird auf ein Minimum reduziert. Rohstoffe für die Produktion lassen sich so besonders effizient nutzen. 
  • Durch den Wegfall zusätzlicher Maschinen lassen sich ganze Produktionsprozesse optimieren und somit die Produktionszeiten reduzieren. Das Produkt ist schneller fertig und kann genutzt bzw. an den Kunden geliefert werden. Ein eindeutiger Wettbewerbsvorteil.
  • Dank Falttechnik benötigt das Rohmaterial nur sehr wenig Platz. Auch das fertige Produkt kann platzsparend zusammengefaltet werden.

Anwendungsmöglichkeiten für Origami Engineering

Die praktische Umsetzung von Origami Engineering wird heute auf der ganzen Welt erforscht. In den USA ebenso wie im Ursprungsland des Origami, in Japan, gibt Labore und Forschungseinrichtungen, die sie mit der Origamitechnik wissenschaftlich auseinandersetzen. Bis heute ist z.B. noch nicht geklärt, welche mathematischen Gesetzmäßigkeiten genutzt werden könnten, um Origamiprodukte herzustellen. Computer simulieren dafür 3D-Modelle, die mit Origamitechnik erstellt werden können.

An der Universität Tokio wird eine spezielle Origami-Software getestet, die mögliche Anwendungen berechnen kann.

Was mit Origami Engineering möglich ist:

  • Denkbar sind faltbare Notunterkünfte als Alternative zu Zelten oder Containern. Diese „Origami-Unterkünfte“ hätten den Vorteil, dass sie sich sehr platzsparend zusammenfalten lassen, gleichzeitig aber im aufgebauten Zustand sehr stabil sind. Der Grund dafür ist die Wabenstruktur, die im Origami Engineering nicht nur an Gebäuden, sondern auch bei Fahrzeugen und Flugzeugen getestet wird. Im medizinischen Bereich findet die Wabentechnik in der Forschung bereits Anwendung für Prothesen.
  • Nach der Origami-Technik sollen zukünftig auch Solarpanels gefertigt werden, die die Nasa im Weltraum einsetzen möchte.
  • Im Bereich Robotik sind ebenfalls Anwendungen denkbar. Spektakulär sind bereits erste Versuche, in welchen sich faltbare Roboter selbst aufbauen.
  • Der südkoreanische Reifenhersteller Hankook hat gemeinsam mit der Universität Seoul und der Harvard School of Engineering and Applied Sciences einen neuen Reifen entwickelt, der auf Origami Engineering beruht.

Renaissance alter Techniken in der modernen Fertigung

Nachhaltigkeit und eine effiziente, ressourcen- und somit kostensparende Produktion sorgen vor allem in der Industrie für einen deutlichen Wettbewerbsvorteil. Mit der über 500 Jahre alten Origami-Technik wurde eine Möglichkeit gefunden, um besonders ressourcenschonend und schnell zu produzieren. Die Technik bietet darüber hinaus noch viele weitere Möglichkeiten. Da die Forschung gerade erst damit begonnen hat, sich mit Origami Engineering auseinanderzusetzen, darf die Welt in Zukunft mit vielen Innovationen in diesem Bereich rechnen.

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