Kada se tanka folija ili balon zgužvaju, nabori se obično smatraju problemom. Inženjer koji želi precizan oblik pokušava da površinu zadrži glatkom, jer se nabori teško kontrolišu i često izgledaju kao znak oštećenja. Tim sa Harvarda odlučio je da upravo tu nepredvidivu osobinu pretvori u prednost. Razvili su način da tanku naduvavajuću membranu namerno „nauče“ gde treba da se zgužva, tako da ista struktura može stabilno da zauzme nekoliko potpuno različitih oblika. TechXplore je 30. avgusta predstavio metre velike prototipove koji se pod različitim pritiscima prebacuju između više konfiguracija, bez klasičnih šarki, motora i tvrdih mehaničkih spojeva.
Princip počinje veoma jednostavnom pojavom. Ako praznu plastičnu kesu naduvamo, ona će težiti jednom dominantnom obliku. Ali ako na određenim mestima unapred napravimo pažljivo kontrolisane nabore, površina dobija zone koje lakše menjaju geometriju. Kada pritisak raste ili opada, te zone mogu naglo da „preskoče“ iz jednog stabilnog položaja u drugi. Važno je što novi oblik ne mora neprekidno da troši energiju da bi opstao. Konstrukcija je mehanički stabilna i može ostati u izabranoj konfiguraciji dok se ponovo ne promeni pritisak ili drugi spoljašnji uslov. Takve strukture zovu se multistabilne jer imaju više od jednog prirodnog ravnotežnog stanja.
Moguće primene su veoma široke upravo zato što je osnovni materijal lagan. Zamislimo sklonište koje se transportuje spljošteno, a na terenu se naduva i zatim dobije čvršći oblik. Sličan princip mogao bi da se koristi za svemirske strukture, gde je svaki kilogram koji se lansira izuzetno skup. Antena ili zaštitni element mogao bi biti sabijen u raketi, a tek nakon dolaska u orbitu preći u veliku trodimenzionalnu konfiguraciju. Mehanički koncept mogao bi da se koristi i u mekoj robotici, adaptivnom nameštaju ili medicinskim uređajima koji moraju da menjaju oblik bez velikih metalnih motora. Posebna prednost je što geometrija obavlja deo posla koji bi inače zahtevao složenu mehaniku.
Najzanimljivija lekcija možda nema veze ni sa balonima ni sa robotima. Inženjerstvo tradicionalno pokušava da ukloni nepravilnosti: ravna površina treba da ostane ravna, a svaki nabor se tretira kao nešto što remeti idealnu konstrukciju. Ovde je ideja obrnuta – nabor se programira i postaje funkcionalni element. Priroda često koristi sličnu logiku. List se savija duž određenih linija, cvet se otvara kroz unapred određenu geometriju, a insekt sklapa krilo u mnogo manji prostor od njegove pune površine. Kada se takvi principi prenesu u tehniku, materijal više nije samo pasivna masa kojoj motor daje oblik. Sam raspored nabora postaje neka vrsta mehaničkog programa. Ponekad najpametniji način da površina bude korisna nije da je savršeno ispravimo – već da odlučimo gde tačno sme da bude zgužvana.
S.B.
