Wundersame Gebilde entstehen im Handumdrehen, wenn ein japanischer Künstler ein Stück Papier zum Falten bekommt. Origami heißt das Verfahren, das jeder mehr oder weniger erfolgreich erlernen kann. Was kommt dabei heraus? Zum Beispiel fantasievolle Tiere und Blumen oder gar ein 3-D-Weihnachtsstern. Doch Origami kann mehr als nur stilvolle Deko für ein Wohnzimmer sein. Gerade entwickelt es sich als Zukunftstechnik, die in der Architektur, in der Raumfahrt und in der Medizin Anwendungen findet.

Einfache Formen nehmen komplexe Gestalten an

Die Kunst des Papierfaltens startet meistens mit einem eher quadratischen Stück Papier, aus dem dann mit wenigen Kniffen interessante zwei- oder dreidimensionale Objekte gezaubert werden. Eine Faltung an der richtigen Stelle verleiht jedem Objekt eine enorme Steigerung an Stabilität, ohne dabei einen Klebstoff oder eine höhere Materialstärke verwenden zu müssen. Das hat etwas mit großen Krümmungsradien zu tun. Weil dadurch die Belastbarkeit von Tragwerken um ein Vielfaches gesteigert werden kann, ohne mehr Material einsetzen zu müssen, setzen sich Origami-Konstruktionen im Bauwesen immer mehr durch.

In Modellrechnungen konnte theoretisch nachgewiesen werden, dass durch bestimmte Varianten der Fischgräten- oder Rautenfaltung pfeilerlose Holzüberdachungen von bis zu 40 Meter Spannweite möglich sind. Dabei wird das Holz allerdings nicht gefaltet, sondern die zugeschnittenen Elemente werden mit Stiften verbunden. Aus Karton lassen sich sehr wohl Strukturen falten, die zu stabilen Wänden bis hin zu belastbaren Böden, beispielsweise für leichte, mobile Unterkünfte, geformt werden können. Im Flugzeugbau verspricht man sich durch die Origami-Techniken „Erleichterungen“ bis zu 40 Prozent.

Origami in der Weltraumforschung

Ohne Solarmodule kommen kein Satellit und keine Raumstation aus. Zum Transport ins All müssen die Solarmodule handlich verpackt werden, um sich dann im Weltraum auf die notwendige Flächengröße zu entfalten. Genau dafür kommt Origami zum Einsatz. Vor diesem Hintergrund ist es verständlich, dass sich viele Physiker und Mathematiker in den vergangenen Jahrzehnten intensiv mit der jahrhundertealten Origami-Kunst beschäftigt haben.

Es ist noch nicht lange her, als Forscher der berühmten Harvard-Universität einen Roboter vorgestellt haben, der sich selbst zusammenfaltet und im Prinzip auf seinen Einsatz im All wartet. Zahlreiche Entwürfe für Flugkörper sind darüber hinaus durch Origami inspiriert worden, so die Auskunft des Jet Propulsion-Labors (JPL) der NASA in Pasadena, Kalifornien, was man in etwa mit Strahlantriebslabor übersetzen kann.

Das JPL baut und steuert Raumsonden und Satelliten für die NASA. Zurzeit beschäftigen sich dessen Origami-Experten mit dem Projekt „Starshade“. Dabei geht es um eine Blende beziehungsweise um einen riesigen Schirm im All, der Sterne bei der Suche nach ihren Exoplaneten etwas abdunkeln soll. Diese Blende hat immerhin einen Durchmesser von 26 Metern. Damit besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass Starshade von Mini-Meteoriten getroffen werden könnte. Mithilfe der Origami-Falttechniken soll sich Starshade immer wieder ein- und ausklappen.

Origami in der Medizin

Im Zuge minimal-invasiver Herzoperationen werden sehr häufig sogenannte Stents eingesetzt, dabei geht es um dünne Röhrchen, die verengte Blutgefäße dauerhaft offenhalten sollen. Durch einen kleinen Schnitt im Bereich der Achseln oder der Leisten sollen die Stents per Katheter durch die Blutgefäße bis zu ihrem Bestimmungsort, dem Engpass am Herzen, geschoben werden.

Dies funktioniert aber nur mit einem Trick. Die Gefäßstütze muss zuvor zusammengepresst werden. Dies gelingt dadurch, dass deren Wandung wie ein Maschenwerk konstruiert ist. Per Computer wird die exakte Geometrie berechnet und ein Laser schneidet die Strukturen präzise in das Röhrchen ein. Aktuell wird daran gearbeitet, derartig filigrane Konstruktionen aus einem Flechtwerk haarfeiner Drähten herzustellen.

Implantate werden heute aus einem besonderen Werkstoff hergestellt, der als Formgedächtnismetall bezeichnet wird. Der Mechanismus der Selbstentfaltung, der schließlich durch die Körperwärme ausgelöst wird, wird diesem Material gleich mit auf den Weg gegeben.