Neuartiger Fallschirm nutzt Kirigami-Technik für unterschiedliche Eigenschaften

Forscher der École Polytechnique de Montréal haben einen neuartigen Fallschirm auf Basis der japanischen Schneide- und Papierfaltkunst Kirigami entwickelt – einer Variation von Origami. Der Fallschirm sei dadurch einfacher und preiswerter herzustellen, stabilisiere sich im Fall schneller als herkömmliche Fallschirme und sei außerdem robuster.

Eingeschnittenes Muster bestimmt Eigenschaften des Fallschirms

Der Fallschirm besteht aus einer runden Kunststofffolie, in die ein in sich geschlossenes Kirigami-Muster geschnitten ist, schreiben die Wissenschaftler in der Studie „Kirigami-inspired parachutes with programmable reconfiguration“, die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature erschienen ist. Das Material wird durch Faltung und Schnitte dabei so verändert, dass es andere mechanische Eigenschaften erhält, erläutern die Forscher die Technik. Die Wissenschaftler haben eine Laser-Schneidemaschine verwendet, um präzise Schnitte zu erhalten. Sie sind allerdings der Ansicht, dass sich ein ähnliches Ergebnis auch mit Stanzungen erzielen lasse. In beiden Fällen kann der Fallschirm aus einem Stück gefertigt werden, was die Herstellung vereinfache und kostengünstiger mache.

Das von den Forschern in das Material geschnittene Muster verändert die Eigenschaften der Kunststofffolie so, dass sie im freien Fall die Form einer umgedrehten Glocke annimmt, sofern in der Mitte ein Gewicht oder ein Gegenstand befestigt ist. Dazu reicht ein einzelner Aufhängepunkt aus.

Tests in Simulationen, im Windkanal sowie durch Abwürfe des Fallschirms von einer Drohne aus im Labor und im Freiland bescheinigen dem Kirigami-Fallschirm nach dem Abwurf eine schnellere Stabilisierung des Flugverhaltens als bei herkömmlichen Fallschirmen. Außerdem kippe der Fallschirm nicht. Prinzipiell sei so nahezu jeder Abwurfwinkel möglich. Im Vergleich zu herkömmlichen Fallschirmen folge die Kirigami-Variante „einer strengen ballistischen Fallbahn“, die einfacher zu kalkulieren sei, heißt es von den Forschern.

Der Fallschirm lasse sich außerdem beliebig skalieren und so auf unterschiedliche Größen und Einsatzzwecke anpassen. Die Forscher sehen das Einsatzgebiet vor allem dort, wo Material kostengünstig von Drohnen oder Flugzeugen aus abgeworfen werden muss. Das können etwa humanitäre Hilfsleistungen, wie der Abwurf von Lebensmitteln und Medikamenten sein, aber auch die kommerzielle Auslieferung von Waren. Auch im Weltraumbereich sei der Einsatz des Kirigami-Fallschirms denkbar.

Das Forschungsteam will nun noch einen Schritt weitergehen und andere Kirigami-Muster anwenden, um die Eigenschaften des Fallschirms zu verändern. So könnte etwa die Fallbahn je nach Nutzlast angepasst werden.

(olb)