Origami Engineering / 折紙工学

 Origami, a traditional Japanese culture and art, is well-known all over the world today. In addition that beautiful origami works are fascinating people, the practical functionality of origami is also interesting to be researched for various industrial applications; in aerospace engineering, origami’s concepts are applied to packaging massive space structures efficiently on ground and deploying in space. Expandable solar panels, antennas and solar sails have been researched and demonstrated in space. Origami Engineering is the scientific study of the techniques of origami and the attempt to apply it to engineering.

(See Origami Engineering in Japan Science and Technology Agency.)

 日本の伝統文化であり芸術でもある折紙は今日,世界中で知られています。その造形美に加え,折紙の持つ実用性が人々を魅了する要因であり,これまでに様々な産業分野で応用されてきました。例えば,宇宙産業では,巨大な宇宙構造物を地上で効率的に折りたたんでおき,打ち上げ後に宇宙空間で展開し利用するという考えがありますが,これは折紙の”折りたたむ”という概念からきています。展開可能なソーラーパネル,パラボラアンテナ,ソーラーセイルなどが研究され,宇宙空間で運用されています。折紙工学とは折紙の技術を科学的に研究し,工学に応用する試みをさします。

 

  • Deployable Structure Designs Based on Science of Origami / 折紙の数理に基づいた展開可能構造設計

 折紙の持つ“折り畳み”という特性に焦点をあてた研究です。これまでに,円筒,円錐殻をはじめとした軸回転体の軸方向に圧縮展開可能な設計(Fig. 1),および円形膜の巻き取り設計(Fig. 2)を研究しました。折り畳み条件と呼ばれる条件を満たすよう,折線のなす角度を制御し,このような構造物を設計します。Fig. 1のような軸方向に圧縮展開可能な構造物は,折線の角度を変更することにより圧縮に必要な力が変化するという特性を活かし,折線を持った鉄鋼の殻をハイドロフォーミングで製造し,乗用車衝突の際の衝撃荷重の低減に関する研究を行いました(Fig. 3)。Fig. 2のような巻き取り型膜構造はソーラーセイルなどの大規模宇宙構造物の巻き取り収納の基本となるものであり,また,2枚重ねて閉空間とすることによりインフレータブル(風船)構造の設計を試みています。 See also  movies on the top page.

     工学応用例:乗用車の衝撃吸収部材,大規模宇宙構造物 

 

Fig. 1 Compressible Conical Shell / 圧縮展開可能な円錐殻

Fig. 2 Deployable Circular Membranes / 巻き取り可能な円形膜

Fig. 3 Process of Compression by Simulation and S-F Diagram / シミュレーションによる圧縮の様子とS-F線図

 

  • Evaluation of Sound Insulation of Trusscore Panels / トラスコアパネルの遮音性能評価

     折紙の持つ“高剛性”という特性に焦点をあてた研究です。