Plastic vouwt zichzelf automatisch

Met een nieuwe vorm van origami, gebaseerd op de oorwormvleugel, maken Zwitserse wetenschappers stukken plastic die zichzelf snel en compact opvouwen. Deze techniek is in de toekomst mogelijk nuttig voor het vervoer van zonnezeilen voor ruimtevaartuigen of het opvouwen van tenten.

De vleugel van een oorworm heeft twee toestanden. Hij is ingevouwen tijdens het graven zodat hij niet vies wordt, en hij klapt uit wanneer het insect vliegt. Als de vleugel uitvouwt, wordt hij tien keer groter. Hiermee heeft de oorworm een van de efficiëntst opgevouwen lichaamsdelen van alle dieren.
 

Klik

De vleugel vouwt op een unieke manier. De oorworm gebruikt namelijk geen spieren om zijn vleugel open te houden of in te klappen; de vleugel klikt in elkaar en vouwt zich automatisch op tot zijn compacte vorm.

Onderzoekers van ETH Zürich en Purdue University gebruikten computersimulaties om de vouw van de vleugel te achterhalen.

Bij normale origami vouw je in rechte lijnen en maak je bijvoorbeeld een ster, waarbij de vouwen elkaar in het middelpunt kruisen. Rond dit punt kan het papier een beetje bewegen, dus hij functioneert als een soort gewricht.

Uniek gewricht

De oorwormvleugel heeft ook een gewricht, gemaakt van een elastisch polymeer, dat ontstaat door bepaalde vouwen. Deze vouwen zijn echter anders dan bij normale origami: ze kruisen elkaar niet, maar maken in plaats daarvan een kleine ruitvorm. Hierdoor kan het unieke gewricht op twee manieren bewegen: door strekking, zoals een trampolineveer, of door draaiing, zoals de klemmen die gewichtheffers gebruiken. Dit zorgt voor de efficiënte vouwing.
 

 

3D-printen

De wetenschappers gebruikten een 3D-printer om het vouwprincipe na te bootsen. Ze koppelden vier plastic plaatjes aan elkaar met een zacht, elastisch gewricht. Net zoals bij de oorworm, beweegt dit gewricht door strekking of draaiing. Als er niks gebeurde bleef het geheel open staan, maar het vouwde zichzelf ook automatisch op door een zachte tik (zie filmpje onderaan).
 

Grijper

Met dezelfde methode maakten de onderzoekers een grijper van origami. Deze grijper vouwt zichzelf automatisch op en houdt dan objecten vast, zonder extra aandrijving. De wetenschappers slaagden er ook in om de oorwormvleugel na te maken, maar deze kon niet automatisch inklappen.
 

Zonnezeilen

De nieuwe vouwtechniek is in de toekomst misschien nuttig voor het vervoer van zonnezeilen voor satellieten of ruimtevaartuigen. De zeilen kunnen in compacte vorm getransporteerd worden, en pas uitvouwen na aankomst bij de planeet van bestemming.

Volgens de wetenschappers zijn meer bescheiden toepassingen misschien ook mogelijk. Denk bijvoorbeeld aan opvouwbare tenten of kaarten. ‘Als je zulke dingen eenmaal hebt uitgevouwen, is het vaak onmogelijk om ze weer in hun oorspronkelijke vorm te krijgen’, zegt Jakob Faber, onderzoeker aan ETH Zürich en eerste auteur van het artikel, in een persbericht. ‘Als zulke voorwerpen zichzelf automatisch konden opvouwen, zou dat veel gedoe schelen.’

Openingsbeeld: de kunstmatige oorwormvleugel. Foto: ETH Zürich.