Zagięcie jest zawiasem
Gdy mocno składasz papier, gniecesz włókna wzdłuż linii i ustawiasz je na nowo. Ta linia zgina się teraz znacznie łatwiej niż płaskie panele po obu stronach. W języku inżynierii powstał zawias żywy: elastyczne połączenie z tego samego materiału, co łączone części. Każdy mechanizm papierowy zaczyna się właśnie tutaj.
Gdy panele są połączone zawiasami, zachowują się jak sztywne ogniwa maszyny. Nacisk na jeden panel przenosi się przez zagięcia na sąsiednie. W prostym wyskakującym elemencie typu V otwarcie kartki rozsuwa dwa punkty kotwiczenia, a złożony element sklejony między nimi może poruszać się tylko w górę. Rozkładanie strony jest silnikiem, zagięcia są łożyskami, a klejone zakładki są stałymi punktami obrotu.
- Grzbiet kartki otwiera się i rozsuwa punkty kotwiczenia.
- Klejone zakładki przenoszą ten ruch na element V.
- Środkowe zagięcie wysuwa się ponad stronę.
- Pełne otwarcie utrzymuje kształt płasko i stabilnie.
Zagięcie Miura: jedno pociągnięcie, wiele zawiasów
Zagięcie Miura, opracowane przez japońskiego astrofizyka Koryo Miurę, pokrywa arkusz siatką lekko skośnych równoległoboków. Ponieważ każde zagięcie jest geometrycznie powiązane z każdym innym, pociągnięcie za dwa przeciwległe rogi rozkłada cały arkusz jednym płynnym ruchem, a ich zbliżenie znowu go składa. Wzór zastosowano w rozkładanym panelu słonecznym na japońskim Space Flyer Unit, wystrzelonym w 1995 roku.
Dla twórcy zagięcie Miura jest lekcją ruchu sprzężonego. Nie składasz wielu oddzielnych zagięć, tylko obsługujesz jeden mechanizm z jednym stopniem swobody. Jeśli jedno zagięcie zostanie wykonane niedbale, cały arkusz stawia opór.
Wskazówka praktyczna: przed złożeniem wzoru wykonaj wstępne zagięcia każdej linii w obu kierunkach. Pierwsze składanie jest najwolniejsze; po kilku cyklach arkusz „uczy się” swojej drogi.
Długość włókna to wytrzymałość mechaniczna
Papier kserograficzny zawiera krótkie włókna celulozy z drewna, które po kilku zagięciach pękają. Papiery z kory morwy mają długie włókna, które przechodzą przez zagięcie, dzięki czemu zawias wytrzymuje wielokrotne użycie. Wybór materiału to decyzja projektowa, a nie dekoracja.
Trzy tradycje papiernicze, trzy różne cele
Japońskie składanie zostało spisane w druku w Senbazuru Orikata z 1797 roku, książce pokazującej, jak składać z jednego wyciętego arkusza łańcuchy żurawi, które pozostają połączone na końcach skrzydeł. To połączenie jest problemem konstrukcyjnym: wspólny papier musi być wystarczająco szeroki, by utrzymać ciężar, i wystarczająco wąski, by każdy żuraw mógł się złożyć. Japońskie wytwarzanie washi, szczególnie Hosokawa-shi, Sekishu-banshi i Honminoshi, zostało wpisane na listę UNESCO dziedzictwa niematerialnego w 2014 roku.
Chińskie wycinanki, jianzhi, wpisane przez UNESCO w 2009 roku, polegają na składaniu papieru przed cięciem, tak aby jedno cięcie dawało symetryczne powtórzenia. Zagięcie pełni tu funkcję narzędzia kopiującego, a nie zawiasu, ale wytwórcy mogą zapożyczyć tę metodę do wycinania identycznych części łączących w jednym przejściu.
W Korei hanji z kory morwy papierowej było na tyle wytrzymałe, że skręcano je w sznury i wplatano w naczynia w rzemiośle znanym jako jiseung. To papier pracujący na rozciąganie, jak lina.
Tradycja
Połączone żurawie z Senbazuru Orikata dzielą wąskie papierowe mostki, które działają jak elastyczne łączniki.
Nowoczesna interpretacja
Kartki z zakładką pociągową działają na tej samej zasadzie mostka: wąski pasek przenosi ruch z zakładki na poruszającą się figurę.
Wybór papieru do ruchomych części
- Washi kozo
- Długie włókna morwy; idealny na zawiasy, które muszą wielokrotnie się zginać.
- Hanji
- Koreański papier morwowy; wystarczająco mocny, by go skręcać i tkać.
- Karton
- Sztywne panele do łączników wyskakujących; przed zgięciem nacinaj linię, aby uniknąć pęknięć.
- Papier pakowy kraft
- Tani i wytrzymały; dobry do prototypów.
Realistyczny pierwszy projekt to kartka z zakładką pociągową o dwóch panelach: przesuwany pasek z kartonu, zawias z washi i figura, która unosi się, gdy pociągnie się zakładkę. Gdy to działa, wypróbuj mały arkusz Miura, a następnie porównaj jego ruch z drewnianymi połączeniami, które zainspirowały wiele składanych zabawek. Mechanizmy łączące papier z kołami zębatymi znajdziesz w Miniaturowych konstrukcjach.