El Patrón Kresling: geometrías icónicas en la exploración de la forma, en el diseño y en la ingeniería

El Patrón Kresling es un ejemplo fascinante de cómo la geometría influye en el diseño, particularmente en la exploración de formas y tipologías. Este patrón, que se inspira en el Origami, ha demostrado ser una herramienta clave para impulsar propuestas de diseño innovadoras, siendo especialmente popular entre los estudiantes por su versatilidad y características expansivas y plegables. En esta edición, exploramos la aplicabilidad y la estética de este patrón en el contexto del diseño de nuestros días.

Nuestro interés por las geometrías naturales y esta en particular comenzó durante la especialización Biónica Aplicada a Productos que el diseñador industrial mexicano Fabricio Vanden Broeck impartió en 1988 en el Laboratorio Brasileiro de Design Industrial, donde revisamos el libro Les Inventions De La Nature Et La Bionique. Publicado en 1987 por el zoólogo francés Yves Coineau y la arquitecta alemana Biruta Kresling, y editado por Hachette Jeunesse, este libro recoge una vasta colección de más de 100 proyectos, productos y descubrimientos en biónica, mucho antes de que el concepto de Biomimicry se popularizara. Desde entonces hemos estado interesados en las conexiones entre la geometría y diseño. Aquí en di-conexiones hemos resaltado algunas de esas ‘geometrías icónicas’ como el Hypar, el Tetrapod o las Teselaciones

El “origami”, que proviene de las palabras japonesas “oru” (plegar) y “kami” (papel), es una tradicional forma de arte originaria de China y Japón. Aunque inicialmente se refería al arte de plegar papel para crear figuras, hoy día también se relaciona con el estudio matemático y mecánico de las propiedades de pliegues tridimensionales que se realizan desde una superficie plana. Comúnmente, el papel se emplea en la exploración de formas, particularmente en las etapas preliminares del diseño, como en el bocetaje. En las últimas tres décadas, el campo de la ingeniería y específicamente en la robótica, ha visto el surgimiento de innovadores conceptos de ‘robótica blanda’. Estos conceptos se basan en la integración de la biomimética, el diseño y las técnicas de ingeniería del origami para desarrollar nuevas soluciones tecnológicas.

Por otra parte, los teselados (tessellations), conocidos también como mosaicos, se empleaban en la construcción de viviendas y templos alrededor del 4000 A.C. Culturas como la sumeria adornaban con mosaicos que creaban patrones geométricos, al igual que los persas, moros y musulmanes. El primer análisis formal de las teselaciones lo hizo el astrónomo, matemático y músico alemán Johannes Kepler (1571–1630) en su obra Harmonices Mundi de 1619. Kepler intentaba en este libro explicar la armonía del universo a través de principios geométricos, físicos y musicales.

El Origami y las teselaciones están conectados por su enfoque en el plegado y las estructuras geométricas. Mientras que el Origami tradicional implica la creación de figuras con pliegues simples, las teselaciones representan un tipo más avanzado y moderno que utiliza patrones repetidos. Estos patrones permiten crear formas complejas e intrincadas a partir de pliegues geométricos repetidos, lo que permite una gama amplia de formas y estructuras​

El uso de teselaciones en el Origami ha evolucionado para crear formas que no solo son visualmente llamativas, sino que también reflejan principios matemáticos y de ingeniería. Este enfoque ha permitido a diseñadores, investigadores y artistas explorar nuevas formas y patrones, conectando el arte del Origami con conceptos más avanzados de geometría y diseño​.

“Folding is a language of structure.”

Biruta Kresling, arquitecta, bióloga y experta en estructuras plegadas nacida en Alemania y radicada en Francia, descubrió el Patrón Kresling mientras exploraba los principios naturales de plegado encontrados en las alas de los insectos y las hojas de las plantas. Este patrón se caracteriza por una serie de pliegues en forma de triángulos o diamantes que permiten que la estructura se contraiga y expanda eficientemente, similar a un acordeón. Su investigación fue fundamental para conectar las formas y principios biológicos con la ingeniería estructural, contribuyendo significativamente al campo de la biomimética. Diversos campos han aplicado el patrón, incluyendo estructuras desplegables y arquitectura reactiva, destacando cómo las formas naturales pueden inspirar soluciones de diseño innovadoras. Biruta Kresling descubrió el mecanismo en un curso de diseño experimental y lo describió por primera vez en 1994.

También se sabe que los cilindros colapsan formando patrones de rombos, un fenómeno descrito por Y. Yoshimura, ingeniero de la NASA, en contenedores de acero. La deformación dúctil de las paredes abolladas impide que el patrón de Yoshimura se expanda nuevamente. En contraste, el patrón de torsión de Kresling puede ‘colapsarse’ y desplegarse repetidamente sin sufrir daños aparentes, gracias a una especie de cinta en forma de diafragma que crea una cadena continua entre secciones transversales de polígonos regulares. Estos permanecen sin deformarse y las pliegues funcionan como articulaciones rotativas lineales.

El patrón Kresling es una de las superficies geométricas que investigadores han estudiado y revisado minuciosamente, desde sus relaciones matemáticas hasta sus aplicaciones más directas.

En los últimos años hemos visto gran cantidad de aplicaciones y propuestas de diseño que utilizan el patrón Kresling como recurso formal de las propuestas. Solamente en los talleres de diseño que he dictado en Pratt Institute puedo recordar el DIY Survival Kit, (2014) de Theo Ferlauto o más recientemente en el dispositivo de sonido blanco Sonilus (2022) del diseñador Aron Lee, en el taller de Diseño & Sonido.

En el mundo de los portafolios de los diseñadores industrial hay una gran cantidad de productos cotidianos que utilizan este patrón geométrico como parte de la solución de diseño. Tal es el caso de vaso Reusable de la diseñadora británica Kalina Gotseva, «… un vaso plegable y reutilizable que redefine el concepto tradicional de vaso para beber».

En otros espacios con restricciones distintas, se ha utilizado el patrón por sus posibilidades, especialmente en términos de movilidad. Un equipo de investigadores de la Universidad de Harvard, Seoul National University, Universidad de Kyushu, Stanford University y Ohio State University diseñó los Soft Robotic Origami Crawlers, robots que imitan el movimiento de criaturas como lombrices. Estos robots aprovechan el patrón Kresling en origami, permitiendo movimientos de contracción y torsión, ideales para explorar entornos estrechos como tuberías o canales dentro del cuerpo humano. Son especialmente útiles para procedimientos médicos, como la endoscopía gastrointestinal, facilitando la administración controlada de medicamentos.

Controlados a través de placas magnéticas externas que responden a campos magnéticos, estos robots operan sin conexiones físicas, optimizando su funcionalidad en ambientes restringidos. Esta tecnología de robótica blanda abre nuevas posibilidades para aplicaciones médicas y exploración en condiciones difíciles. Los detalles de este desarrollo se encuentran en una publicación de Science Advances en 2022.

Información

Biruta Kresling
www.independent.academia.edu/BirutaKresling

Referencias

Coineau, Yves, and Biruta Kresling. Les inventions de la nature et la bionique. Paris: Muséum national d’histoire naturelle, 1987.

Β. Kresling (1994, publ. 1997) Folded and Unfolded Nature. Proceedings 2nd International Meeting of Origami Science and Scientific Origami, Otsu, Shiga, Japan. Nov 29 – Dec 2, 1994 (K. Miura ,ed.) pp.93-108.