Garis antara matematika dan seni ternyata sangat tipis. Rupanya, hal serupa dapat dikatakan tentang ilmu material dan seni kertas.
Sepintas, pola datar berubin yang dikembangkan para peneliti ini tak terlihat terlalu istimewa. Namun, begitu Anda menarik benang kecil yang menjulur dari sisinya, kisi-kisi itu dengan cepat berubah menjadi—ya—struktur 3D apa pun yang dimaksudkan. Material baru ini, yang terinspirasi dari teknik seni kertas Jepang yang dikenal sebagai *kirigami*, dapat memiliki ragam aplikasi yang mengesankan, mulai dari perangkat medis portabel dan robot lipat hingga habitat ruang angkasa modular di Mars.
Para peneliti, yang dipimpin oleh Laboratorium Ilmu Komputer dan Kecerdasan Buatan MIT, mendeskripsikan material baru ini dalam sebuah makalah terbaru di ACM Transactions on Graphics.
Algoritma yang Terinspirasi Seni
Untuk material baru ini, para peneliti mengembangkan suatu algoritma yang menerjemahkan struktur 3D yang diberikan pengguna menjadi kisi-kisi datar dari ubin segi empat. Ini meniru cara para seniman yang mempraktikkan kirigami (secara harfiah bahasa Jepang untuk “memotong kertas”) memotong material dengan cara tertentu untuk “mengkodenya dengan sifat-sifat unik,” jelas para peneliti kepada MIT News.
Mekanisme spesifik yang diterapkan di sini dikenal sebagai mekanisme *auxetic*, yang mengacu pada struktur yang menjadi lebih tebal ketika diregangkan tetapi lebih tipis saat dikompresi.
Algoritma kemudian menghitung “jalur benang optimal” untuk meminimalkan gesekan dan menghubungkan titik-titik angkat di sepanjang permukaan, sehingga kisi-kisi tersebut menjadi struktur 3D yang diinginkan dengan satu tarikan benang yang halus.
Sebuah animasi yang menunjukkan struktur terbuka dengan satu tarikan benang. Kredit: MIT
“Kesederhanaan keseluruhan mekanisme penggerak ini merupakan manfaat nyata dari pendekatan kami,” kata Akib Zaman, penulis utama studi dan mahasiswa pascasarjana di MIT, kepada MIT News. “Yang harus mereka lakukan hanyalah memasukkan desainnya, dan algoritma kami secara otomatis mengurus sisanya.”
Kursi yang Bertahan
Setelah berbagai simulasi, tim akhirnya menggunakan metode mereka untuk merancang beberapa objek dunia nyata. Ini termasuk alat-alat medis seperti bidai atau korektor postur serta struktur seperti igloo.
Para peneliti menciptakan kursi berukuran manusia, seperti pada gambar di atas. Kredit: MIT
Lebih lagi, algoritma ini “agnostik terhadap metode fabrikasi,” sehingga para peneliti menggunakan kotak kayu lapis yang dipotong laser untuk menciptakan kursi berukuran manusia yang dapat diterapkan sepenuhnya—dan kursi itu bertahan saat digunakan sebagai kursi sungguhan, menurut makalah tersebut.
Meski demikian, kemungkinan akan ada “tantangan rekayasa spesifik-skala” untuk struktur arsitektur yang lebih besar, catat para peneliti dalam makalah. Namun metode baru ini mudah digunakan dan relatif terjangkau, sehingga tim kini dengan antusias menjelajahi cara untuk mengatasi tantangan ini, selain membangun struktur yang lebih kecil dengan teknik ini.
“Saya berharap orang-orang dapat menggunakan metode ini untuk menciptakan beragam struktur yang dapat diterapkan,” ujar Zaman.