Mit Kirigami werden künftig Fallschirme gebaut

Herstellungskosten sinken laut Polytechnique Montréal maximal - Breite Anwendungspalette

Künstlerische Darstellung des revolutionären Kirigami-Schirms (Bild: polymtl.ca)

Montréal (pte006/29.10.2025/06:15)

Ingenieure der Polytechnique Montréal haben den Fallschirm neu erfunden. Statt aus zahlreichen Stoffsegmenten, die mit einem massiven Aufgebot an Schnüren in Form gehalten werden, besteht das Gerät aus einer einzigen dicken Kunststofffolie. Sie ist mittels Laser nach den Gesetzen der japanischen Papierfalt- und Schneidetechnik Kirigami strukturiert.

Auf direktem Weg zur Erde zurück

Im aktuellen Fall ist auf diese Weise eine Glocke hergestellt worden, die einem Fallschirm ähnelt und dessen Funktionen übernimmt, allerdings besser als das Original. Zum Transport wird dieser zusammengefaltet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Fallschirmen, die eine komplexe Takelage und mehrere Tragseile erfordern, wird der Kirigami-Schirm mit einem einzigen Verbindungspunkt an der Nutzlast befestigt und stabilisiert sich fast sofort nach der Entfaltung.

Das sonst übliche Schwanken wird nicht beobachtet. Er bewegt sich vielmehr auf einer ballistischen Falllinie direkt nach unten, versichert Maschinenbauer David Mélançon. Deshalb lasse sich, werde der Wind berücksichtigt, der Landepunkt relativ exakt vorausberechnen. Das Team hat umfangreiche Tests durchgeführt - numerische Simulationen, Windkanalversuche, Laborabwürfe und Einsätze im Freien. Details sind in "Nature" veröffentlicht.

Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich das Design problemlos skalieren lässt, ohne dass sich das Schwebeverhalten ändert. Diese Skalierbarkeit ist entscheidend für die Praxis, denn der Schirm soll in verschiedenen Größen eingesetzt werden, um kleine Pakete mit Medikamenten, schwere Kisten und auch Menschen sicher auf die Erde zu bringen, unterstreichen die kanadischen Wissenschaftler.

Last auf den ganzen Schirm verteilt

Die technische Herausforderung bestand darin, optimale Schnittmuster zu finden, die stabile aerodynamische Formen erzeugen. Das Team hat hierfür Computermodelle genutzt, um vorherzusagen, wie sich verschiedene Muster unter Strömungsbedingungen verhalten. Dabei mussten sie mehrere Faktoren abwägen: ausreichender Luftwiderstand für Fallgeschwindigkeiten, strukturelle Integrität gegen Risse und Formstabilität zur Aufrechterhaltung der Flugbahn.

Das Kirigami-Muster sorgt dafür, dass sich das Gewicht der Fracht, die an einem einzigen Punkt befestigt ist, gleichmäßig auf den ganzen Schirm verteilt. Bei der Herstellung des Schirms in größeren Stückzahlen lasse sich der Lasereinsatz verzichten und die Folie stattdessen im Stanzverfahren strukturieren, sagt Mélançon. Die Herstellungskosten sollen weit unter denen für klassische Fallschirme liegen.

Außer für irdische Einsätze eignet sich der Schirm laut den Fachleuten auch für die Raumfahrt. Er könnte eingesetzt werden, um Nutzlasten auf dem Mars abzusetzen. Auch in der dünnen Atmosphäre dieses Planeten wird er voraussichtlich zuverlässig arbeiten, meint der Maschinenbauer abschließend.

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