Mühendislik ve Teknoloji

Origami İlham Veriyor! Geleceğin Mesleği Origami Mühendisliği

Hepimiz kağıttan gemi yapmış, uçak uçurmuşuzdur. Muhtemel adını sonradan öğrendiğimiz. bu sevdiğimiz kağıt katlama aktivitesine origami denir. Ancak günümüzde origami eğlence ya da sanatsal kullanım amacının dışına çoktan çıkmış durumda. Kağıt katlamanın içinde barındırdığı matematik ve fizik, tasarımdaki sınırların aşılmasında ve teknolojinin daha dinamik, esnek ve değişken hale getirilmesinde mühendislere yol gösteriyor.

3B yazıcılar yokken, hatta onlardan bir hayli zaman önce, dümdüz bir materyalden üç boyutlu bir form yaratmanın orijinal yolu kağıt katlama sanatı origamiydi. Katlamak yapılara çökme, esneme ve açılma gibi yeni kabiliyetler kazandırırken, bunların mühendislik uygulamalarında da kullanılabileceğinin anlaşılması için yüzyıllar geçmesi gerekti.

Son yıllarda, eski Uzak Doğu katlama tekniklerinin pratik faydaları yeniden keşfediliyor. Katlama teknolojisinin endüstriyel uygulamaları artık uzay yolculuğu, inşaat endüstrisi, mimari, yüzey teknolojisi, tıp, robotik ve paketlemede yer alıyor. Origami Mühendisliği, yapıların küçültülmesi ve daha sonra mekânsal veya işlevsel nedenlerle büyütülmesi gereken her yerde karşımıza çıkıyor.

Modern Dünyada Origami

Origami günümüzde bütün dünyada, özellikle de yetişkinler arasında giderek yaygınlaşıyor. Başta İngiltere, ABD ve
Hollanda olmak üzere birçok ülkede origami dernekleri, kulüpleri kuruluyor. Origami artık mühendislerin, bilgisayar programcılarının, öğretmenlerin, sanatçıların ve matematikçilerin ilgisini çekiyor. Bu kişiler origamiyle, kendi ilgi alanları arasında güçlü ilişkiler keşfediyorlar. Bilimsel konferanslarda origami üzerine eğitim ve matematik bildirileri yayınlanıyor; bilgisayar programları yazılıyor.

Bunun temelleri Japon origami ustası Akira Yoşizava tarafından atılmıştır. Yoşizava, gelmiş geçmiş en büyük origami ustası olarak kabul edilir. “Yaratıcı origami” olarak bilinen akımı o kurmuştur. Bu akım geleneksel origamiden farklıdır. Kendi geliştirdiği modellerin yapımını, yazdığı kitaplar binlerce kişiyi etkilemiştir. Bu nedenle, modern origaminin, onunla başladığı kabul edilir. Yoshizawa’nın öncülüğü origami’ye yeni bir soluk getirdikten sonra, fizik profesörü Robert Lang sanatı bugünkü potansiyeline taşıyan isim oldu.

Akira Yoşizava

Origami Mühendisliği Nerelerde Kullanılıyor?

Origami mühendisliğinin öncüsü Robert Lang, hava yastıklarının geliştirilmesinde origami ilkelerini kullanmıştı. Hava yastığının optimal katlama hatları için bir algoritma geliştirdi. Bu süreç, daha az hava yastığı çarpışma testi gerektirdi. Sonucunda da üreticilere çok fazla zaman ve para tasarrufu sağladı. Devamında aynı prensip, minimal boyuta katlanabilen ve ardından açılabilen tıbbi cihazlar ve implantlarda kullanılmaya başlandı.

Origami Mühendisliği
Miura-ori kağıt katlama tekniği kullanılarak üretilen x-ray cihazı. Ameliyathanelerde kullanılan bu x-ray cihazı uzayabilen bir kola sahip ve alet plastik örtüler yardımıyla steril halde saklanıyor. 

Origaminin ilham verdiği alanlardan biri de uzay araştırmaları. Tokyo Üniversitesi Havacılık ve Uzay Bilimleri Enstitüsü’nden Koryo Miura ve Masamori Sakamaki, 1970’li yıllarda uydu antenleri ve güneş panelleri gibi uzay teknolojilerinde kullanılan büyük ve düz bileşenlerin uzaya taşınması üzerinde çalışıyordu. Bilim insanları bu problemin çözümü için katlama yönteminden yararlanabileceklerini düşündüler. Ancak bu tür bileşenlerin mümkün olan en az yer kaplayacak hali alabilmeleri için doğru açılarla katlanmaları gerekiyordu.

Kavisli Yüzeyler İçin Miura Katlaması

Dik açıyla katlanan düz nesnelerin açıldıktan sonra tam olarak eski şekillerini alamama olasılıkları yüksektir. Ayrıca en küçük şekli alabilmeleri için çok sayıda katlama hareketi yapılmalıdır. Bu durum katlanmış yapıda çok fazla gerilim oluşmasına ve yapısal bozukluklara neden olur. Miura ve Sakamaki, katlamaların eğimli olması durumunda bu probleme çözüm bulunabileceğini belirledi. Bu katlama tekniği Miura katlaması ya da Miura-ori şeklinde isimlendiriliyor. Koryo Miura’nın geliştirdiği katlama yöntemi Japonya’nın 1995 yılında uzaya gönderilen Space Flyer Unit uydusunun güneş panellerinde kullanıldı.

Miura katlamanın belirleyici avantajı, alışılmadık derecede yüksek esnekliğidir. Bu katlama tekniği bu nedenle, küre veya hiperbolik paraboloid gibi kavisli yüzeyleri yeniden katlamak için de kullanılabilir.

DNA Origami

DNA moleküllerinin katlanarak nanometre (metrenin milyarda biri) ölçeğinde yapıların inşa edilmesiyse DNA origami olarak adlandırılıyor. Bu bağlamda, araştırmacılar, DNA’yı nanometre ölçekli nesneler için bir yapı malzemesi olarak kullanırlar. DNA origamiyle herhangi bir yapıyı üretmek için ilk önce bir bilgisayar programı kullanılarak yapının şekli çiziliyor ve CAD (bilgisayar destekli çizim) dosyasına dönüştürülüyor. Daha sonra bu CAD dosyası PERDIX yazılımına girdi olarak veriliyor. Sonrasında da arzu edilen şekli üretecek DNA dizilerini belirlemesi isteniyor. Diziler belirlendikten sonra geriye sadece üretimin yapılması kalıyor.

origami dna
DNA origamiyle üretilen yapılardan çeşitli amaçlarla bilimsel araştırmalarda yararlanmak mümkün. Örneğin gelecekte DNA origamiyle üretilen yapıların üzerindeki belirli konumlara bağışıklık sisteminin tepki vermesine neden olan çeşitli maddeler ekleyerek bu konu hakkında araştırmalar yapmak mümkün olabilir. DNA origami tıp, biyokimya, fizik ve malzeme biliminde geniş bir uygulama alanının kapılarını açıyor.

Origami Mühendisliğinin potansiyeli üreticiler ve mühendisler tarafından giderek daha fazla tanınmaya başlıyor. Bu nedenle, origami mühendisliğinin önümüzdeki yıllarda hızlı bir şekilde daha da gelişeceği kesin gibi. NASA başlattığı origaBEAMi projesiyle ise herkesi kendi origami BEAM modelini geliştirmeye ve kendisine sunmaya davet ediyor. Origami yüzyıllardır yaşayan bir sanat ve daha ancak şimdilerde dünyayı değiştirme potansiyelini keşfetmeye başlıyoruz. Katlamanın mühendislikte ufuk açacağı kimin aklına gelirdi?

Kaynaklar ve İleri Okumalar:

Matematiksel

Sibel Çağlar

Merhabalar. Matematik öğretmeni olarak başladığım hayatıma 2016 yılında kurduğum matematiksel.org web sitesinde içerikler üreterek devam ediyorum. Matematiğin aydınlık yüzünü paylaşıyorum. Amacım matematiğin hayattan kopuk olmadığını kanıtlamaktı. Devamında ekip arkadaşlarımın da dahil olması ile kocaman bir aile olduk. Amacımıza da kısmen ulaştık. Yolumuz daha uzun ama kesinlikle çok keyifli.

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu