Kinematische Darstellungen von Pop-Up-Papiermechanismen

Pop-up-Papiermechanismen verwenden Techniken, die den gut erforschten Papierfalttechniken des Origami ähneln. Allerdings unterscheiden sich Pop-ups sowohl in der Bauweise als auch in den Zielanwendungen, was eine weitere Untersuchung rechtfertigt. Dieses Papier skizziert die Verwendung von planaren und sphärischen Kinematiken zur Modellierung häufig verwendeter Pop-up-Papiermechanismen. Eine Übersicht über gängige Gelenktypen wird gegeben, einschließlich Falten, ineinandergreifenden Schlitzen, Biegungen, Drehpunkten, Schiebern und rotierenden Schiebern. Ebenfalls enthalten ist eine Übersicht über gängige einteilige und geschichtete Mechanismen, einschließlich Einzelschlitz-, Doppelschlitz-, V-Falt-, Zelt-, Rohrband- und Bogenmechanismen. Jeder Mechanismus oder Gelenk wird sowohl mit einer Papierdarstellung als auch mit einer starren oder pseudo-starren Darstellung gezeigt. Darüber hinaus zeigt dieses Papier, dass komplexere Mechanismen geschaffen werden können, indem einfache Mechanismen auf verschiedene Weise kombiniert werden. Die vorgestellten Prinzipien werden auf die Schaffung neuer Pop-up-Gelenke und Mechanismen angewendet. Die neuen Mechanismen verwenden sowohl sphärische als auch räumliche kinetische Ketten. Das Verständnis der Kinematik von Pop-up-Mechanismen könnte zu neuen Anwendungen in entfaltbaren Strukturen, Verpackungen und Instrumenten für minimalinvasive Chirurgie führen.