과학자들은 키리가미를 사용합니다

수백 년 된 일본 예술 형식이 강철만큼 강한 코르크와 같은 차세대 제조 방법을 탄생시킬 수 있습니다.

앤드류 폴 | 게시일: 2023년 8월 23일 오후 12:00(EDT)

키리가미(kirigami)로 알려진 고대 일본의 종이 접기 및 자르기 기술은 점점 더 차세대 엔지니어링 재료에 영감을 주어 놀랍도록 아름답고 탄력 있는 디자인을 탄생시켰습니다. MIT 연구진이 제공한 최신 버전은 벌집과 인간의 뼈에서 발견되는 특성을 추가하여 고급 건축 자재를 더욱 강화할 뿐만 아니라 특정 비행기, 우주선 및 로봇의 탄력성을 잠재적으로 향상시킵니다.

미국 기계공학회(American Society of Mechanical Engineers)의 다가오는 컴퓨터 및 정보 공학 컨퍼런스에서 발표될 새 논문에 자세히 설명된 바와 같이, MIT CBA(Center for Bits and Atoms) 팀은 플레이트 격자를 제조하는 새로운 방법을 개발했습니다. 이는 유용한 고성능 재료입니다. 자동차 및 항공우주 설계에 사용됩니다. “이 재료는 강철 코르크와 같습니다. 코르크보다 가볍지만 강도와 강성이 높습니다.”라고 MIT CBA(비트 및 원자 센터)의 수석 연구원이자 논문 수석 저자인 Neil Gershefeld가 설명합니다.

획기적인 발전을 이루기 위해 엔지니어들은 두 개의 평판 사이에 주름진 코어를 배치하는 "샌드위치 구조"용 판 격자를 만드는 데 이미 사용된 전통적인 종이 접기 미우라오리 주름을 변경했습니다. 표준 판 격자 샌드위치 구조는 느리고 비용이 많이 들고 어려운 접착제와 용접으로 만들어지는 경우가 많지만, 팀은 Miura-ori 디자인의 날카로운 각도를 면으로 수정하여 리벳과 볼트를 통해 판을 부착할 수 있게 했습니다. 이러한 변경된 디자인은 뼈와 벌집에서 발견되는 세포 모양과 유사하게 특정 강성, 유연성 및 강도를 연마하기 위해 다양한 주름 패턴 및 모양을 통해 추가로 맞춤화될 수 있습니다.

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팀의 연구 결과에 따르면, 키리가미로 보강된 판 격자는 표준 알루미늄 주름 설계보다 3배 더 많은 힘을 견뎌냈습니다. 이러한 변형은 자동차, 비행기 및 우주선에 필요한 경량 충격 흡수 섹션에 대한 엄청난 가능성을 보여줍니다.

"판 격자의 구성은 너무 어려워서 거시적 규모에 대한 연구가 거의 없었습니다"라고 논문의 공동 저자이자 CBA의 연구 조교인 Alfonso Parra Rubio는 설명했습니다. "우리는 접는 것이 금속으로 만들어진 이러한 유형의 판 구조를 더 쉽게 활용할 수 있는 방법이라고 생각합니다."

키리가미에서 영감을 받은 구조적, 예술적 능력을 모두 보여주기 위해 팀의 대학원생 중 일부는 현재 MIT 미디어 랩에 전시되어 있는 대형 3차원 조각품 세 개를 디자인하기도 했습니다. Parra Rubio는 “결국 우리가 논문에서 보여준 수학과 공학적 기여 덕분에 예술 작품이 탄생할 수 있었습니다.”라고 말했습니다. "그러나 우리는 우리 작품의 미학적 힘을 무시하고 싶지 않습니다."

당분간 새로운 판격자 제작 방식은 시공에 앞서 모델링이 어려운 상황이다. 그러나 앞으로 팀은 키리가미 격자 설계 프로세스를 간소화하고 단순화하기 위해 사용자 친화적인 CAD 도구를 구축할 계획입니다. 화요일에 발표된 MIT의 발표에 따르면, 그들은 생산에 앞서 설계를 시뮬레이션하는 데 드는 계산 비용을 줄이는 방법도 조사하기를 희망하고 있습니다.

Andrew Paul은 기술 뉴스를 다루는 Popular Science의 전속 작가입니다. 이전에 그는 The AV Club 및 Input에 정기적으로 기고했으며 최근에는 Rolling Stone, Fangoria, GQ, Slate, NBC 및 McSweeney의 Internet Tendency에서도 작품을 선보였습니다. 그는 인디애나폴리스 외곽에 살고 있습니다.