Origami is meer dan kinderspel

Wanneer de Belgische avonturier Otto Van De Steene het water op wil, vouwt hij een koffer uit tot een rechthoekig stuk polypropyleen en trotseert daarmee zelfs rivieren. beeld Onak
2

Wie bij vouwen en knippen vooral aan kleuters denkt, zit er ver naast. Origami, de eeuwenoude Japanse vouwkunst, neemt binnen de wetenschap een steeds grotere plaats in.

Met zijn door origami geïnspireerde opvouwbare kano reist de Belgische fotograaf en avonturier Otto Van De Steene heel Europa door. Loopt hij door de stad of reist hij met de trein, dan is de kano opgevouwen tot een uit de kluiten gewassen trolley met een gewicht van 17 kilogram. Wil hij het water op, dan vouwt hij de ‘koffer’ uit tot een rechthoekig stuk polypropyleen.

Met behulp van de vouwlijnen vormt hij dit platte vlak binnen tien minuten tot een stevige kano, de Onak. Sterk genoeg om twee volwassenen te vervoeren. De Onak is niet alleen geschikt voor een rustige stadsgracht. Van De Steene schrikt er niet voor terug om met het ranke vaartuig de rivier op te gaan, of stroomversnellingen te trotseren.

Het idee voor de opvouwbare kano stamt uit 2013. „Tijdens een reis in Noorwegen kreeg ik een ongeluk en raakte ik mijn camera kwijt. Om mijn hoofd leeg te maken, ging ik ter afleiding kleine papieren kanootjes vouwen. Die minibootjes gaven mij het besef: dit kan ook in het groot.”

De belangrijkste hobbel die de uitvinder moet nemen om een goede kano te krijgen, is de materiaalkeuze. „Uiteindelijk kwam ik terecht bij de Katholieke Universiteit Leuven, waar onderzoekers polypropyleen ontwikkelen met een inwendige honingraatstructuur. Dit lichtgewicht plastic houdt het gewicht laag, terwijl de romp van de boot toch sterk genoeg is. Met mijn proefmodel brak ik met gemak door een ijslaag van 2,5 centimeter dik.” De Onak is vanaf maart te koop en gaat iets meer dan 1000 euro kosten.

Levensecht

Oorspronkelijk is origami alleen bedoeld als kunstuiting. Van een vierkant vel papier maken Japanners al eeuwenlang –zonder een schaar te gebruiken!– prachtige geometrische figuren en vooral veel verschillende dieren. Inmiddels wordt de techniek wereldwijd toegepast en verder ontwikkeld. Bekend is het werk van de Amerikaanse kunstenaar Robert J. Lang, die met behulp van de computer levensechte dieren ontwerpt. Vooral zijn insecten zijn nauwelijks van echt te onderscheiden.

De laatste decennia dringt origami steeds meer door in onderzoekslaboratoria en ontwerpstudio’s. In de auto- en verpakkingsindustrie en in de ruimtevaart komt het vaak op goed vouwen aan en is dat soms zelfs van levensbelang. Origamikunstenaars brengen op de meest logische plaatsen een vouw aan en hebben daarin veel ervaring. Toepassing van die eenvoudige regels kan in de praktijk vouwproblemen helpen voorkomen.

De origamikano doet meer denken aan een publiciteitsstunt dan aan een baanbrekende uitvinding, maar geeft wel aan dat origami veel mogelijkheden heeft. Serieus onderzoek vindt vooral plaats bij materiaaldeskundigen en in de medische hoek.

Vorig jaar zomer presenteerden wetenschappers van het MIT in Boston een origamirobotje dat met wat aansturing van buitenaf zelfstandig kan in- en uitvouwen. Die functie stelt artsen in staat om met behulp van het robotje in het maag-darmkanaal een vreemd voorwerp in te sluiten, bijvoorbeeld een ingeslikte batterij.

Implantaat

Onderzoekers van de afdeling Biomechanical Engineering van de Technische Universiteit Delft presenteerden eind vorig jaar een methode om verbrijzeld bot te herstellen. Een driedimensionaal botimplantaat fabriceren dat deel gaat uitmaken van het bestaande, deels verbrijzelde bot is op dit moment nog niet mogelijk. 3D-printers kunnen zo’n complexe ruimtelijke structuur die tot op de nanometer moet kloppen nog niet aan.

De Delftse technici laten zich door de beperking die de apparatuur hun oplegt niet ontmoedigen en lanceren het idee om het implantaat in vlakke vorm te printen. Daarop is het wel mogelijk complexe nanopatronen aan te brengen.

Door materiaal te gebruiken dat onder invloed van temperatuur krimpt of juist uitzet, kan de platte print zich in een bak warm water uitvouwen tot de ruimtelijke structuur die de onderzoeker voor ogen heeft. In het laboratorium heeft de techniek zichzelf inmiddels bewezen, en dat met dank aan origami. De vouwtechniek helpt om de meest geschikte plaats voor de vouwlijnen vinden.

Zie ook:

Vouwen voor de wetenschap

Robotje ruimt rommel in de darm op

----

Origami met luchtkussentjes

Het prestigieuze Massachusetts Institute of Technology (MIT) in Boston heeft al decennialang iets met origami. Die band is zo sterk dat er zelfs een origamiclub bestaat, OrigaMIT. Wedstrijden voor studenten, tentoonstellingen en cursussen moeten studenten en medewerkers warm maken of houden voor origami. Dat dit zijn weerslag heeft op de manier waarop onderzoekers tijdens hun werk met vouwproblemen omgaan, blijkt uit de stroom publicaties vanuit het MIT waarin origami een rol speelt.

Vorige maand presenteerden onderzoekers van het MIT Media Lab aeroMorph, een manier om papier, plastic of textiel tot op de millimeter nauwkeurig van talloze luchtkussentjes te voorzien. Die kussentjes maken het mogelijk een voorwerp een voorgeprogrammeerde vorm te laten aannemen, enkel door er lucht in te blazen. Vouwlijnen ontstaan precies tussen twee luchtkussentjes in.

Een computer rekent uit waar deze scharnierpunten moeten komen en stuurt een machine aan die volautomatisch op de juiste plaats twee lagen materiaal aan elkaar sealt. Dat is de plaats van de vouwlijn. Wanneer er met een compressor via een slangetje lucht in wordt blazen, neemt het ontwerp de gewenste vorm aan.

Verpakkingsplastic

Die vorm hoeft niet per se heel complex te zijn. Denk aan een stuk verpakkingsplastic dat de kruisvorm van een opengevouwen kubus heeft. Vullen de zes zijden van de opengevouwen kubus zich met lucht, dan vouwen ze zich naar elkaar toe, tot de kubus zich sluit. Zo is het mogelijk een met lucht gevulde beschermende kubusvorm te maken waarin je kwetsbare voorwerpen zoals lampen aan een lopende band kan verpakken.

De methode maakt het mogelijk betere airbags te maken, stellen de ontwerpers. Ze denken ook aan toepassing in gordijnen die zichzelf kunnen openen en sluiten en beddengoed dat met een druk op de knop zichzelf netjes rechttrekt. Niet door toevoeging van een opblaasbaar frame, zoals de onlangs gepresenteerde Smartduvet heeft, maar als onderdeel van het dekbed zelf.

Robotica

In de toekomst zien de mensen van het MIT Media Lab een rol voor aeroMorph weggelegd in de robotica. Wanneer er meer of minder lucht wordt toegevoegd aan een robotarm, kan die zelfstandig in allerlei hoeken en gaten komen, voorwerpen insluiten en meenemen.

----

Kirigami: vouwen en knippen

Een schaar is voor origamikunstenaars een verboden voorwerp. Hoe ingewikkeld een kunstwerk ook wordt, knippen mag nooit. Daarvoor is een andere eeuwenoude Japanse kunstuiting voorhanden. Kirigami, een combinatie van vouwen en knippen.

Al op de basisschool komen kinderen –onbewust– in aanraking met kirigami. Denk aan de dubbelgevouwen vellen papier waaruit ze volgens vast patroon een sneeuwkristal knippen, of een rij met poppetjes die met de armen aan elkaar zijn verbonden. Maar kirigami heeft meer in zijn mars. Met wat geduld en ruimtelijk inzicht toveren kunstenaars uit een vel papier de ingewikkeldste creaties tevoorschijn.

Onderzoekers van de universiteit van Bristol zetten kirigami in om heel buigzaam, maar toch stevig materiaal te maken en publiceerden daar afgelopen najaar over in Nature. Aan de hand van een computermodel brengen ze sneetjes en vouwlijnen aan in een dun vel composiet, een soort kunststof. Die bewerking zorgt ervoor dat het ontwerp door een ‘duwtje’ van buitenaf eenvoudig van plat vlak naar een sterke driedimensionale structuur kan gaan.

Het verraste de onderzoekers dat de eigenschappen van het materiaal in plat vlak en ruimtelijke structuur totaal verschillend zijn, van buigzaam tot extreem stijf.