Engenheiros do renomado Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão no centro de uma revolução na indústria de engenharia, graças à aplicação inovadora do kirigami, uma técnica milenar japonesa de dobrar e cortar papel. Ao utilizar essa técnica, eles conseguiram criar estruturas metálicas ultrarresistentes, que são surpreendentemente mais leves do que a cortiça, além de possuírem propriedades mecânicas ajustáveis de acordo com a necessidade.
A influência dos sólidos celulares na engenharia
Os sólidos celulares são estruturas formadas por muitas células agrupadas, lembrando a estrutura de um favo de mel. Essa organização não é apenas encontrada na natureza, como também tem inspirado engenheiros na busca por materiais mais eficientes. Por exemplo, ossos humanos contêm um material natural que lhes confere leveza e, ao mesmo tempo, rigidez e resistência.
Mimetizando a natureza
Inspirados pela eficiência dos sólidos celulares naturais, os pesquisadores têm aplicado o mesmo princípio para desenvolver materiais arquitetônicos. Através da alteração da geometria das células que compõem esses materiais, é possível personalizar suas propriedades mecânicas, térmicas e acústicas. Isso torna esses materiais altamente versáteis, encontrando aplicações que vão desde espumas de embalagem que absorvem impactos até radiadores que regulam o calor.
Kirigami: uma antiga arte japonesa nos laboratórios do MIT
A grande reviravolta veio com a aplicação do kirigami, uma técnica ancestral japonesa de dobrar e cortar papel, que agora está sendo usada em escala industrial. Pesquisadores do MIT conseguiram fabricar um tipo de material arquitetado de alto desempenho, conhecido como treliça de placas, em uma escala jamais alcançada anteriormente por meio de técnicas de fabricação aditiva. A técnica do kirigami permitiu que eles criassem estruturas complexas a partir de metais e outros materiais, conferindo-lhes formas personalizadas e propriedades mecânicas sob medida.
Material “Cortiça de Aço”
O Professor Neil Gershenfeld, líder do Centro de Bits e Átomos (CBA) do MIT e autor sênior do estudo, compara esse novo material a uma “cortiça de aço“. Ele explica que, apesar de ser mais leve que a cortiça convencional, esse material possui uma resistência e rigidez notáveis, tornando-o ideal para aplicações onde a relação entre peso e resistência é crítica.
Fabricação modular e aplicações amplas
Os engenheiros desenvolveram um processo de construção modular inovador, no qual diversos componentes menores são criados, dobrados e montados em formas tridimensionais. Esse método permitiu a fabricação de estruturas ultraleves e ultrafortes, bem como robôs capazes de se adaptar e manter sua forma sob cargas específicas. Essas estruturas, devido à sua combinação única de leveza e resistência, têm grande potencial de aplicação em setores como arquitetura, aviação, automobilismo e aeroespacial.
Um novo caminho para a engenharia
A aplicação do kirigami, normalmente associada à arte tradicional japonesa, representa um novo caminho para a engenharia moderna. A técnica possibilitou a criação de estruturas que superam os desafios de fabricação enfrentados por métodos convencionais, como a impressão 3D. Além disso, essa abordagem oferece um nível de personalização e adaptação que anteriormente eram difíceis de alcançar.
Explorando além das estruturas metálicas
O impacto da técnica do kirigami vai além das estruturas metálicas. Os pesquisadores acreditam que ela pode ser aplicada a diversos materiais, incluindo aço e materiais compostos. Isso a torna ideal para a produção de componentes leves e absorventes de choque, perfeitos para indústrias como aeronáutica, automobilística e aeroespacial.
Potencial na construção civil
Apesar do enorme potencial, os pesquisadores reconhecem desafios em modelar essa técnica de forma eficiente. Para superar essa limitação, eles planejam desenvolver ferramentas de design CAD intuitivas para as estruturas de placas de kirigami. Além disso, estão empenhados em reduzir os custos computacionais da simulação de designs complexos.
