ما هو رواتب المهندسين في فرنسا ؟

الأوريغامي 

تطبيقات ‏الأوريغامي الواعدة ‏في ‏الهندسة 

على الرغم من الغرابة و الصعوبة في هذه الكلمة، لكن بالمقابل تحمل في طياتها البسيطة مجال مستقبلي وحالي واسع من الإلهام والإبداع في جميع التخصصات الهندسية على تنوعها لذلك دعونا نتعرف عليها وعلى تطبيقاتها واهميتها. 

إن أصل الكلمة يعود إلى التراث الياباني حيث تتألف هذه الكلمة من جذرين الأول هو (Ori) بمعنى الطي والثاني (Gami) بمعنى الورق، أي إن المعنى الحرفي للكلمة هو فن طي الورق 

تعريف الأوريغامي : 

هو فن تحويل الاشكال المسطحة 2D إلى أشكال ثلاثية الأبعاد 3D على عكس الهندسة الوصفية التي تقوم بعكس ذلك. وتم توسيع هذا التعريف من قبل الهندسة ليشمل عدة أبعاد. 

تم استعمال هذا الفن في الاحتفالات اليابانية منذ مئات السنين وعُرف فقط من الجانب الترفيهي والحرفي إلى أن أتى الياباني (أكيرا يوشيزاوا Akira Yoshizawa) وقام بإحداث ثورة في هذا المجال من خلال خلقه لعشرات الآلاف من التصاميم الجديدة التي ألهمت المهندسين بالإضافة إلى دوره الواسع في خلق واختراع لغة ووسيلة لها تمكننا من الوصول إلى شيفرة من النقاط والاسهم والمنحنيات من خلالها نستطيع توليد اي شكل نريده. 

والسؤال هو لماذا يتوجه المهندسون للإوريغامي ولماذا هذا الفن مفيد للهندسة العصرية؟ 

لطالما كان هدف المهندسين استغلال الحركات التلقائية وبالتالي التقليل من الطاقة المهدورة و واستغلال المساحات وبالتالي إمكانية وسهولة الحركة وبناءً على ذلك جائت الفائدة من تصميمات الأوريغامي كونها تتحول من أسطح إلى أسطح جديدة كلياً بعمليات صغيرة نسبياً وبالأعتماد على طاقة صغيرة. 

وكذلك كونها تعد المفتاح الذي نستطيع من خلاله فك قفل تصميم الأشكال والاسطح المعقدة الحركية والاستفادة من هذه الأسطح أو تحويلها لاشكال ثلاثية الأبعاد يتم الإستفادة منها في تطبيقات الحياة.

درجات تعقيد ودقة نماذج الاوريغامي 

إن إدخال مفاهيم علوم الرياضيات على الأوريغامي أدى إلى ثورة كبيرة في هذا الفن وجذب إلهام عدد كبير من المهندسين والتقنيين للأستفادة منها في التطبيقات الهندسية وعلى هذا الأساس تدرجت مستويات الصعوبة، فكلما زاد التعقيد زادت الدقة في الشكل المنجز. 

يوجد أحد عشر مستوى من الصعوبة لتشكيل الأوريغامي. 

فمثلاً سنأخذ مثال على صنع نموذج لحشرة Cicada باستخدام الأوريغامي :

المستوى الأول 

يعتبر من أبسط النماذج يمكن صنعه ببعض الطيات

المستوى الثاني 

يبدأ تعقيد الشكل ولكن بشكل بسيط

المستوى الثالث

يبدأ النموذج بالتباين

المستوى الرابع

في هذا المستوى نحتاج إلى مخطط ثنائي الأبعاد تمثيلي لشكل النموذج قبل تحويله إلى شكل ثلاثي الأبعاد 

المستوى الخامس والسادس والسابع

يبدأ النموذج المصنوع بالتشبه بالشكل الحقيقي للحشرة

المستوى الحادي عشر 

مروراً بالمستويات من السادس وحتى الحادي عشر نلاحظ بدء تشابه الشكل تدريجياً لشكل جسم الحشرة بدقة عالية جداً.

هكذا يتم تدرج صعوبة ودقة جميع الأشكال التي يتم صنعها بالاوريغامي وكلما زادت الصعوبة زادت الدقة وزادت العمليات الرياضية. 

قوانين تصميم نماذج الاوريغامي 

إن فن الأوريغامي يتمحور حول نموذج الطية حيث يوجد عدة نماذج من الطيات(swivel fold- Squash fold- Crimp fold) ويتم صنع المخطط الرئيسي للشكل المطلوب وفق خطوات منطقية تصنف وفق:

الخطوة الأولى: نقوم من خلالها بتحديد الهدف(النموذج) المطلوب ومعرفة الأبعاد الأساسية له. 

الخطوة الثانية: نقوم برسم مخطط شجري بسيط للشكل المُراد الوصول إليه كما في الصورة أعلاه أو كما في الشكل :

الخطوة الثالثة: يتم في هذه الخطوة نقل المخطط الشجري إلى نموذج أساسي للشكل (عام) لا يحوي على أية تفاصيل صغيرة. 

وتعد هذه الخطوة هي الأصعب كونها تحتاج إلى معادلات كثيرة ومعقدة لذلك تم صنع خوارزمية على برنامج Treemaker

تقوم بتحويل المخطط الشجري للنموذج المطلوب إلى نموذج مبدأي(عام) وذلك عند رسم المخطط الشجري على واجهة البرنامج.

الخطوة الرابعة: تعتبر هذه الخطوة هي الأسهل كونها يتم فيها خطوات صغيرة وبسيطة من لف الأوراق للوصول إلى النموذج المنشود. 

يوجد أربع قوانين تحكم عالم وفن الأوريغامي وهي :

القانون الأول: استخدام الألوان الثنائية حيث يمكننا استخدام لونين مختلفين دون أن إلتقاء اي لونين بشكل غير متجانس.

القانون الثاني : إن اتجاهات طيات القمم، عدد طيات القمم، عدد طيات التقعرات جميعها تزيد أو تنقص عن بعضها بمقدار اثنان 2.

القانون الثالث: 

إذا نظرنا للزوايا حول كل طية وقمنا بترقيمها في دائرة فإن جميع الزوايا المرقمة بأرقام زوجية بمجموعها تصنع خطاً مستقيماً كما في الشكل:

القانون الرابع: إذا لاحظنا طريقة تكدس الطبقات ستجد إنه بغض النظر عن تكدس الطيات والأوراق لا يمكن للورقة أن تخترق الطية. 

تطبيقات الأوريغامي في الهندسة 

ممَ سبق لاحظنا المبادئ و الأساسات لفن الأوريغامي وبناءً عليها تم صنع العديد من التطبيقات الهندسية في مختلف الأقسام الهندسية.

.في الهندسة الميكانيكية

1.أنظمة امتصاص الاهتزازات والضغط : في هذه الأنظمة عند تطبيق اي قوة ضغط على طرف نموذج الأوريغامي(أسطوانة دورانية) فإن هذه القوة ستنتقل تدريجياً نحو أقسام الإسطوانة الأخرى مسببة ردود أفعال معاكسة تقاوم هذه القوة وتؤدي إلى تقليل تأثيرها تدريجياً ثم فنائها. 

2.ضواغط الأوريغامي :بناءاً على الشكل السابق واذا قمنا بإضافة بعض المكونات يمكننا صنع ضاغط ترددي يعمل بكفاءة على ضغط الموائع والغازات كونه يتمتع الشكل السابق بالقدرة على التقلص والتمدد الطولي بسهولة. 

3. أنظمة الصد (الحماية) : بما أن الأوريغامي يتميز بصفة امتصاص أفعال القوة فبناءاً على هذا المنطلق تم تصميم دروع للحماية قابلة للطي والفتح بسهولة تستخدم في مراكز الشرطة لحماية عناصرها. ويبين الشكل التالي نموذج لها. 

3. أنظمة تبريد المحركات : إن استخدام نماذج الاوريغامي في نظام تبريد المحركات كان لها دور فعال في نقل كمية كبيرة من الحرارة من المحركات كون تصاميم هذه النماذج تودي إلى وصول وسيط التبريد (الهواء، الماء) إلى مساحة أوسع من جسم المحرك.

4.أنظمة حمل الأوزان : إن استخدام تصميمات الأوريغامي في هذا المجال أدى إلى نقلة نوعية في علوم مقاومة المواد وتصميم المنشآت الهندسية حيث نلاحظ في الصورة دور تصميمات الأوريغامي في رفع مستوى تحمل الأوزان. 

في هندسة العمارة

  ألهمت تصميمات الأوريغامي العديد من مصممين الأبنية بجانبها الجمالي الفريد من نوعه فطرحت عدة تصاميم تحولت إلى واقع وأصبحت أسلوب العديد من المصممين في جميع أنحاء العالم. 

ونلاحظ الآن بعض تصميمات الأوريغامي في الأبنية 

في الهندسة الطبية 

كان للأوريغامي دوره أيضا في الهندسة الطبية وإنقاذ حياة الآلاف من خلال تطبيقاته الصغيرة و الفعالة في نفس الوقت :

اذرع روبوت دافينشي الجراحي :

الملاقط الجراحية 

تصميم مبدأي لملقط اوريغامي جراحي 

وتستخدم أيضاً في صناعة جهاز القثطرة الجراحية (الجزء الذي يقوم بتوسيع الشريان) وكذلك شبكة دعم الشريان بعد عملية القثطرة. 

إبرة اوريغامي طبية تستخدم في المختبرات 

في هندسة الميكاترونيك

تم إعداد قسم خاص في صناعة الجيل التالي من الروبوتات تدعى روبوتات الأوريغامي أو اختصاراً ( Robogami) حيث يتميز هذا النوع من إمكانية تغيير شكله بسهولة وسرعة تبعاً للمهمة المطلوبة وكذلك يمكن أن يكون صغير الحجم يستخدم في أغراض طبية في الجسم. 

صورة من وكالة الفضاء الأوروبية ومركز الفضاء السويسري لروبوغامي متغير الشكل يقوم بعدة مهام تبعاً لطبيعة المهمة. 

جهاز هابتك Haptic Devic : وهو روبوت اوريغامي قادر على نقل الإحساس والحركة المستمرة عن بعد ويستخدم في التحكم عن بعد بروبوتات الأوريغامي وفي الواقع الافتراضي حيث يمكنك الإحساس مثلاً بملمس القطعة التي تقوم بشرائها إلكترونياً. 

جهاز هابتك

في تطبيقات الفضاء والالواح الشمسية 

إن تطبيقات الفضاء تحتاج بشكل كبير إلى هذا النوع من الفن والنماذج كون تطبيقات الفضاء تتميز بضخامة مساحاتها واحجامها ويصعب نقلها في الصواريخ إلى الفضاء لذلك يتم استخدام الأوريغامي لنقلها بسهولة. 

مثلاً عند تصميم تلسكوب Eyeglass احتاج الفريق العلمي إلى عدسة بقطر 100 متر لنقلها إلى الفضاء، ويمثل نقل هذه العدسة مشكلة كبيرة لذلك استعان الفريق بخبراء الأوريغامي وقاموا بحل هذه المشكلة عن طريق أحد تصميمات الأوريغامي. 

وكذلك جميعنا نعلم أن الأقمار الصناعية تحتاج إلى مصدر طاقة لتعمل وهذا المصدر  هو الألواح الشمسية وهذه الألواح تمتد لتغطي إلى مساحات واسعة يصعب نقلها في صواريخ الفضاء لذلك تم استخدام الأوريغامي لحل هذه المشكلة. 

قمر صناعي ياباني ام تصميم الواحه الشمسية بشكل قابل للطي لسهولة النقل إلى الفضاء. 

وكذلك يوجد عدة تصميمات للألواح الشمسية لأقمار صناعية و تلسكوبات تستخدم نماذج الاوريغامي. 

الأمثلة السابقة هي أمثلة محدودة عن تطبيقات هذا الفن في العلوم الهندسية 

نلاحظ مما سبق أن فن الأوريغامي هو مجال واسع وملهم لجميع المهندسين من كافة الاختصاصات وهو مجال مستقبلي لمن يريد التطور والإبداع.