Durante miles de años, la gente ha utilizado materiales planos y rayados, como tiras de caña, para fabricar cestas tejidas. Este método de tejido ha resurgido como una técnica para que los ingenieros creen estructuras textiles y de tela de geometría compleja. Aunque son hermosas e intrincadas, estas cestas también pueden ser sorprendentemente fuertes.
Somos un equipo de científicos estructurales y de materiales de la Universidad de Michigan. Queríamos comprender cómo las estructuras en forma de cestas que utilizan técnicas de tejido tradicionales pueden ser tan fuertes, resistentes y resistentes.
Para investigar la resiliencia de las cestas, diseñamos una serie de pequeñas unidades tejidas que pueden ensamblarse en estructuras más grandes. Estos diseños tejidos proporcionan casi la misma rigidez que las estructuras no tejidas, como los contenedores de plástico. Tampoco se rompen ni fallan cuando se doblan y retuercen como lo hacen los sistemas continuos no tejidos (hechos de material en láminas continuas).
Nuestras estructuras tejidas en forma de cesta tienen muchas aplicaciones potenciales, incluidos pequeños robots que son altamente resistentes a los daños; estos robots pueden ser atropellados por un automóvil y aun así no romperse. También podríamos fabricar ropa tejida para proteger a las personas de impactos graves, como accidentes automovilísticos. Hicimos estas estructuras tejidas utilizando Mylar (un tipo de material polimérico), madera y acero.
El tejido de cestas como práctica existe desde hace siglos. Mlenni/iStock vía Getty Images Prueba de cestas tejidas
Los primeros humanos fabricaban cestas tejiendo delgadas tiras de corteza o caña, y algunas sociedades indígenas utilizan estas técnicas en la actualidad. El tejido de cestas era una forma eficaz de convertir tiras unidimensionales en contenedores tridimensionales.
Este beneficio geométrico es una motivación directa para el tejido de cestas, pero en nuestro estudio publicado en agosto de 2025 en Physical Review Research, queríamos descubrir si el tejido de cestas puede proporcionar algo más que un valor estético en la ciencia y la ingeniería modernas.
En nuestro experimento, comparamos contenedores tejidos y no tejidos que tenían la misma forma general y fueron producidos con la misma cantidad y tipo de material.
Las "tiras" que utilizamos tenían 10 milímetros de ancho y dos décimas de milímetro de espesor. Siempre se tejían con el mismo patrón por encima/por debajo/por encima/por debajo. Tejimos cestas a partir de tiras planas y luego creamos modelos utilizando escaneos 3D de estos contenedores tejidos que nos ayudaron a examinar las similitudes y diferencias fundamentales entre las estructuras tejidas y continuas.
Descubrimos que estos contenedores tenían una rigidez similar a la de los contenedores no tejidos y también volvían a su forma original después de doblarlos o torcerlos.
Al comparar cajas rectangulares hechas de láminas tejidas de tiras de poliéster Mylar y láminas continuas del mismo material, la estructura tejida aún era capaz de soportar la carga después de haber sido sometida a compresión (pandeo axial) y torsión (pandeo torsional), mientras que la lámina continua no podía. Estas estructuras están hechas de mylar (un tipo de material polimérico). Y Filipov, 2025.
Cuando colocas un objeto pesado sobre una estructura tejida, las correas generalmente se estiran en lugar de doblarse. Este estiramiento las hace rígidas porque las tiras son mucho más rígidas cuando se estiran que cuando se doblan. Además, las tiras no están unidas estrechamente formando estructuras tejidas, lo que les confiere una resistencia excepcional.
Utilizando técnicas de tejido de cestas, los ingenieros pueden crear mejores materiales para automóviles, dispositivos de consumo como relojes inteligentes y robots blandos, que son robots hechos de materiales blandos en lugar de rígidos. Básicamente, estas técnicas pueden mejorar cualquier dispositivo cuando el material necesita ser fuerte y elástico.
¿Qué sigue?
Nuestro equipo de investigación todavía está investigando varias preguntas importantes sin respuesta sobre estas cestas tejidas.
Primero, queremos entender cómo la geometría de las cestas tejidas determina su rigidez y elasticidad, y crear un modelo analítico o numérico para describir esta relación. Luego nos gustaría utilizar ese modelo para diseñar estructuras tejidas que coincidan con la rigidez y elasticidad objetivo. La mayoría de las cestas tejidas están hechas a mano porque su geometría es compleja y difícil de mecanizar.
En segundo lugar, nos gustaría descubrir cómo construir una máquina que pueda producir cestas tejidas de forma autónoma. Las máquinas automatizadas pueden producir tejidos bidimensionales, pero nos gustaría aprender cómo modernizar y digitalizar el antiguo oficio de tejer cestas tridimensionales.
En tercer lugar, queremos entender cómo integrar materiales electrónicos en la cestería tridimensional para crear textiles robóticos de próxima generación. Estos textiles robóticos pueden detectar, accionar, moverse, soportar cargas, permanecer resistentes a sobrecargas accidentales y, al mismo tiempo, interactuar de forma segura con los humanos.
Investigación y aplicación de la cestería.
Nuestro estudio no es el único que investiga la compleja geometría del tejido de cestas y la posible aplicación de las técnicas de tejido de cestas en el diseño arquitectónico.
Por ejemplo, los investigadores se asociaron con un artista para modificar un enfoque popular del tejido de cestas, encontrando formas de tejer las cintas y producir cualquier curva que quisieran. Posteriormente, el mismo equipo de investigación utilizó esta metodología para realizar cúpulas tejidas. Descubrieron que podían ajustar la rigidez y estabilidad de las cúpulas tejidas cambiando la curvatura de las tiras.
En otro estudio relacionado, los investigadores crearon algoritmos que optimizaron el tamaño, la forma y la curvatura de las cintas y luego las usaron para tejer una estructura geométricamente sofisticada.
Nuestro nuevo trabajo y el trabajo de estos otros equipos representan tecnología moderna que probablemente ha existido desde los albores de la humanidad.
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