Toen Anton Willis zijn appartement in San Francisco betrok, had hij een ruimteprobleem: geen ruimte voor zijn geliefde kajak. Hij was opgegroeid met peddelen over de Stille Oceaan en de lokale wateren in Mendocino County. Het uit de opslag halen was een ongemak waarvan hij vastbesloten was het op te lossen.
Hij vond inspiratie in een New Yorker- verhaal uit 2007 over Robert Lang, een NASA-fysicus die in 2001 fulltime origamikunstenaar was geworden. Lang paste zijn wiskundeachtergrond toe om de kunst van het vouwen naar nieuwe grenzen te transporteren en stukken te maken die nooit eerder mogelijk waren. Hij begon praktische mogelijkheden te verkennen, zoals containers, medische implantaten en airbags.
"Ik begon erover na te denken of ik een kajak als een stuk papier kon opvouwen", zegt Willis, die onlangs zijn master in architectuur aan de University of California in Berkeley had afgerond.
Als kind had hij een beetje origami gedaan, maar niets geavanceerd. Hij begon het ene na het andere model in te vouwen en in het weekend voor de gek te houden. Het maken van een kajakvorm was relatief eenvoudig, maar een tweede set vouwen om het enkele vel materiaal te transformeren in een doos die klein genoeg was om in een te grote rugzak te dragen, bleek moeilijk. Twee jaar en meer dan 25 ontwerpen later, had hij een werkend prototype dat Oru Kayak, een Californisch bedrijf lanceerde, en verbaasde het paneel over "Shark Tank". Oru, waar Willis de hoofdontwerpambtenaar is, verkoopt nu vier modellen van opvouwbare kajaks . Een van hen bevindt zich zelfs in het San Francisco Museum of Modern Art.
Oru Kayak-assemblage (Oru Kayak) Hoewel we origami als kunst beschouwen, wordt het in toenemende mate gebruikt door bedrijven en onderzoekers in de ruimte, geneeskunde, robotica, architectuur, openbare veiligheid en het leger om lastige ontwerpproblemen op te lossen, vaak om grote dingen in kleine ruimtes te passen. De American Society of Mechanical Engineers neemt nu origami op in haar jaarlijkse conferenties. Dat geldt ook voor de American Mathematical Society.
De kern van die transformatie is een klein aantal wetenschappers en ingenieurs die opkomen voor de praktische toepassingen van de Japanse kunst. De belangrijkste onder hen is Lang, een gepassioneerde proselytizer voor de kunst en de wetenschap van origami. Hij behaalde een bachelordiploma aan Caltech en een masterdiploma aan Stanford University, beide in elektrotechniek, voordat hij een Ph.D. in toegepaste natuurkunde bij Caltech. Hij vouwde overal als een manier om te ontspannen, het ontwerpen van voornamelijk insecten en dieren - een heremietkreeft, een muis in een muizenval, een mier. Sommigen deden er weken over om te ontwerpen en uren om te vouwen. Kort nadat hij in 1988 bij NASA's Jet Propulsion Laboratory begon te werken (Lang heeft meer dan 80 kranten gepubliceerd en heeft 50 patenten), vouwde hij een levensgrote koekoeksklok.
In 2001 verliet hij zijn toenmalige baan bij het glasvezelbedrijf JDS Uniphase om zich te concentreren op zijn kunst. Hij schreef een paper met een algoritme voor origami-ontwerp. Meer kranten volgden. Hij heeft boeken geschreven, grillig en serieus, en computerprogramma's met namen als TreeMaker en Tessellatica die eenvoudige stokfiguurmodellen nemen en kreukpatronen creëren. Eén papier trok de aandacht van de ingenieurs van het Lawrence Livermore National Laboratory die aan een telescooplens werkten die ze moesten vouwen voor hun reis door de ruimte. Hij hielp bij het ontwerpen van een prototype lens ter grootte van een voetbalveld voor de Eyeglass, die tot Manhattan zou zijn uitgerekt als het project was gefinancierd. Hij overlegde ook over een soortgelijk ontwerp met het Jet Propulsion Laboratory genaamd Starshade, een immense, opvouwbare iris die licht van verre sterren zou blokkeren om het vermogen van een ruimtetelescoop te verbeteren.
Tegenwoordig verdeelt Lang zijn tijd tussen kunst en advies over een breed scala aan projecten met zakelijke en academische partners. "Elke goede wetenschapper is gedeeltelijk een kunstenaar", zegt hij.
Langs onderzoeksdocumenten trokken Larry L. Howell, hoogleraar engineering en onderzoeker aan de Brigham Young University, nadat een promovendus had voorgesteld naar origami te kijken om technische oplossingen te creëren. "We realiseerden ons dat we veel dingen konden leren van deze origamikunstenaars die ons zouden kunnen helpen engineering te doen op manieren die we niet zouden hebben ontdekt met onze traditionele benaderingen", zegt hij.
Ze hebben samengewerkt aan een aantal projecten. Howell geeft toe dat hij in het begin voorzichtig was, vooral bij het aanvragen van federale financiering. Hij had visioenen van een senator die vroeg waarom federaal onderzoeksgeld naar origami zou gaan, iets wat zijn 10-jarige kleinkind wist hoe het moest. Een van de eerste projecten die door de National Science Foundation werden gefinancierd, was het ontwerpen van een zonnepaneel dat tijdens de lancering tot 9 voet verdichtte, maar in de ruimte tot 82 voet breed werd ingezet om stroom op te wekken. Dat zorgde voor geloofwaardigheid voor origami in hightech-ontwerp. Meer projecten - en meer onderzoeksrapporten - volgden.
Howell en zijn studentenonderzoekers zijn in de geneeskunde gedoken, waar het gebruik van origami om compacte apparaten te maken bijzonder nuttig is bij robotchirurgie. Ze vonden de oriceps uit, kleine chirurgische grijpers gebaseerd op een origami-idee genaamd chompers. Ze creëerden een oprolmechanisme om een orgaan opzij te duwen tijdens robotchirurgie dat via een kleine incisie kan worden ingebracht en vervolgens in het lichaam kan worden ingezet. Intuïtieve chirurgie, het bedrijf dat de da Vinci chirurgische systemen maakt, heeft een licentie verleend voor hun patenten.
Na een gesprek met ambtenaren van het Homeland Security Agency, werkte het team van Howell samen met Lang en ontwierp een opvouwbaar Kevlar-schild dat twee of drie mensen beschermt. Een licentieovereenkomst is in onderhandeling. Ze overlegden met een spoorwegmaatschappij om origami-kuipen te ontwerpen voor de voorkant van locomotieven die opvouwen wanneer de auto's worden gekoppeld, maar inzetten wanneer ze vooraan staan, waardoor ze aerodynamischer worden. De fairings besparen een miljoen dollar per jaar aan brandstofkosten, zegt Howell. En ze hebben een beter passende luier voor volwassenen ontworpen met behulp van origami.
Lang zegt dat een aantal onderzoekers onafhankelijk van elkaar hetzelfde werk deden. "Hoewel ik het toen nog niet wist, waren er andere mensen die aan wiskunde, origami en technologie knutselden", zegt hij. "Ik denk dat het niet zozeer was dat één persoon dit veld lanceerde, maar dat we min of meer een kritieke massa ideeën bereikten en mensen met wiskundige achtergronden erbij betrokken raakten en dat je het veld opbloeide."
Een robotica uit Harvard gebruikte origami om een grijper te ontwerpen voor het vangen van diepzeeschepselen met een zacht lichaam zoals kwallen zonder ze te beschadigen. Onderzoekers van Oxford University ontwikkelden een hartstent die werkt volgens het traditionele origami-concept van een waterbom. Manan Arya, ingenieur bij het Jet Propulsion Laboratory, heeft de bijnaam 'origamist in chief'. Hij schreef zijn proefschrift over het gebruik van origami in ruimtevaartstructuren.
Erik Demaine, een professor in computerwetenschappen aan het Massachusetts Institute of Technology en de zoon van een beeldhouwer, volgt Langs pad en streeft origamikunst en onderzoek na. Hij verdiende een "geniale" beurs van MacArthur voor zijn onderzoek naar vouwen en buigen. "In de afgelopen paar jaar was er veel meer opwinding over de technische en wetenschappelijke toepassingen van origami, dat je praktische structuren kunt maken die hun vorm fundamenteel veranderen", vertelde hij een PBS- interviewer. "Vouwen geeft je een manier om na te denken over vormtransformatie."
Lang denkt dat het beroep verder gaat dan de functie. "Er is een esthetische elegantie bij origami-oplossingen voor problemen die een beetje onverwacht en een beetje mooi is", concludeert hij. "Wanneer je een inzetbare structuur zoals een zonnepaneel ziet ontvouwen met al deze panelen in verschillende richtingen bewegen en dan plotseling wordt het uitgebreid op een manier die niet mogelijk leek, dat de verbeelding van mensen boeit."
