2016 No.18

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日本的纸

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源自折纸的技术创新

采访协助:竹尾

使用五颜六色的FINE PAPER纸进行折叠的“三浦折”(MIURA折)。( 摄影:株式会社博报堂PRODUCT'S、平田正和/摘自株式会社竹尾见本帖本店“折纸的呼吸”展)

折纸,是将一张纸折叠成动植物形状或几何形状的纸玩,在日本,很多人从小就对折纸有着亲切感。

今天,折纸在科学技术领域亦颇受关注,并出现了尝试将折纸的技术与特性应用于产品制造的折纸工学。使用电脑对折纸进行数理程序化处理,这一设计手法(计算折纸),使以往作为儿童纸玩的折纸开始有了广泛的可行性,其创想及技术正受到世界瞩目。从宇宙工业到汽车、医疗、时装等诸多领域都出现了折纸技术的应用,而人们比较熟悉的,就是“三浦折”(MIURA 折),这一在航天结构的设计过程中诞生的折叠方法,如今也被用于我们日常所见的地图、饮料罐等的设计上。

明治大学的萩原一郎教授介绍说:“纸鹤,是折纸的典型,它不是逼真形状,而是以简略化、抽象化来达到一张纸可完成的折叠。我认为,这里显现出日本人特有的感性以及对立体结构的出色的认知力。”萩原一郎教授一直从事折纸工学的实用化及通用化的研究,他所开发的“Trusscore”,是将立体折纸的思维方式应用于金属及树脂的面板,有着突起三棱锥体排列的两块面板正面相对叠合的形状,重量轻且耐冲击,如今被应用于太阳能面板等产品的设计。

萩原一郎教授所从事的另一个项目是对折纸式3D打印机的开发。通过立体物等的三维数据向二维数据展开图的转换系统,便能够利用市面上的打印机进行打印。与以往的叠层型3D打印机相比,打印时间短且成本低,并且还能进行大型立体物的制作。在用途上,折纸式3D打印机可望用于样品或试制品的制作,此外,在根据航拍照片再现大楼建筑等的城市规划方面的应用也具有可行性。

折纸的折叠、展开、伸缩等特性,也与建筑有着相容性。东京大学的馆知宏副教授对折纸技术在建筑上的应用进行着研究,其关键内容是“刚体折纸”,也即一定厚度的平面板块能够像纸那样具有折叠的强韧度与柔软度。这样的“折纸”,因为展开与折叠都较简单,所以,可应用于开闭式屋顶以及折叠桌子等家具。重量轻、便于携带或搬运,这些特性使其也适用于限期展会的展馆设施或灾害发生时的临时住房的设计。

馆知宏副教授说:“把公共活动使用过的折叠式临时建筑物运到灾区也能再度发挥作用。不是用完就废弃,而是可以再度使用,并让建筑的‘内置记忆’有助于以后的使用,这是我们所期待的。”

折纸,原本有着赠予他人以表达心意的礼仪性作用,例如为病人折叠一千枚纸鹤以祈愿病人早日康复的习俗,一折一折地,融入真诚的祈愿,希望能帮到他人,折纸所内含的这种情感,也是现在的折纸工学的基础。

关于折纸的魅力,馆知宏副教授这样说道:“折纸是日本的文化,同时也是全球的、世界的文化。就折纸工学的研究领域来说,它横跨工学、数学、自然科学、医学、教育、设计等各个学科领域,并让我们看到了无限的可行性。”

由于世界各地研究者的努力,今天,日本的传统手工纸玩正在变身为最尖端的技术,并将给二十一世纪的产品制造带来技术的创新。

“折纸”是用纸折出各种形状的纸玩。照片是纸折的鹤(摄影:AFLO)

世界第一艘太空帆船——小型太阳能电力帆实验机“伊卡洛斯”(IKAROS),其船帆的开发技术也借鉴了折纸的方法。( 照片提供:JAXA)

用“三浦折”(MIURA折)的方法折叠的地图。捏住左上与右下两个角一拉,地图一下子就展开了。(照片提供:miuraori-lab)

使用“三浦折”进行设计的“钻石纹罐”。连续排列的三角形,能提高强度、减轻重量。(照片提供:东洋制罐株式会社)

Truss core面板。强度、隔音、隔热等性能出色,并经得起火灾,可望用于列车车厢、飞机、建筑等。(照片提供:城山工业株式会社)

用折纸式3D打印机制作的兔子。(摄影:名取和久)

“刚体折纸”的展开(自左至右)。从平面展开成为立体后,纵横便可自由伸缩。还能够折叠成较小的体积。

“刚体折纸”应用于建筑物的示意图。(图像及照片提供:馆知宏)