Tecnologia mai trattata prima sulle pagine di questo giornale, ma estremamente interessante per sviluppi e applicazioni, la kiri-origami è un’innovativa tecnica ispirata a un’antica arte giapponese, che consente di piegare l’elettronica superandone i limiti di rigidità
Senza scomodare il teorema di Maekawa-Justin o gli assiomi di Huzita-Hatori, il fascino degli origami non risiede solo nella metamorfosi di un piano lineare in un oggetto tridimensionale dal valore estetico più o meno accentuato, ma anche nel fatto di rappresentare un concetto di trasformazione applicabile a diversi ambiti della realtà. Lo dimostrano le sue applicazioni in architettura, nel fashion design o nella robotica, tanto per citarne solo alcune. L’elettronica rappresenta ora l’ultima frontiera di questo concetto. Sviluppata da Eiji Iwase e Nagi Nakamura del Dipartimento di Meccanica Applicata e Ingegneria Aerospaziale della Waseda University di Tokyo, quella che viene indicata come kiri-origami technology rappresenta una vera rivoluzione nella realizzazione di dispositivi elettronici estensibili e altamente efficienti. Questa tecnologia favorisce la creazione di dispositivi in settori come quello dell’elettronica indossabile, quello della soft robotics, dei display flessibili e in quello sterminato delle applicazioni medico-ospedaliere. Ecco qualche dettaglio quindi sui principi e i vantaggi di una tecnologia che potrebbe essere risolutiva nella soluzione di problemi progettuali al momento quasi insormontabili.
Origini e principi del kiri-origami
Il termine kiri-origami nasce dalla sintesi tra origami (piegature) e kirigami (tagli), due tecniche tradizionali giapponesi di manipolazione della carta, reinterpretate dai due autori dell’Università Waseda di Tokyo per materiali tecnologici avanzati e substrati elettronici. L’origami classico permette la formazione di strutture con pannelli rigidi e pieghe ben controllate, ideale per montaggi di componenti elettronici non flessibili. Il kirigami, invece, punta a rendere flessibile l’intera superficie mediante tagli, consentendo deformazioni estese, ma non gestendo bene la presenza di elementi rigidi. Il kiri-origami fonde, dunque, questi due paradigmi: la struttura incorpora infatti linee di piegatura e taglio, garantendo sia la flessibilità estensibile sia la compatibilità con componenti elettronici si grande efficienza e poco elastici. Questo approccio annulla quindi i limiti delle tecniche precedenti e inaugura una nuova categoria di substrati.
Vantaggi strutturali e funzionali
L’innovazione del kiri-origami risiede nella possibilità di realizzare dispositivi elettronici di grandi dimensioni che integrano numerose unità rigide senza sacrificare la funzionalità elettronica né la capacità di deformarsi ripetutamente. Nelle architetture convenzionali esiste un inevitabile compromesso tra prestazioni elettriche (tipiche dei materiali rigidi come i metalli e i semiconduttori) e flessibilità, tanto che l’uso di elastomeri risulta penalizzato in termini di conduttività e stabilità. La soluzione kiri-origami è di tipo strutturale: la deformabilità non viene affidata infatti alle proprietà del materiale, ma al progetto geometrico e ai patterns di piegatura/taglio. Questo consente la libera selezione di materiali ad alte prestazioni e la loro implementazione in dispositivi che possono estendersi, piegarsi e adattarsi a superfici curve, minimizzando il rischio di rottura nelle interconnessioni saldate.
Progettazione della struttura: buffer e controlli tensili
La ricerca di Iwase e Nakamura ha portato all’individuazione di due elementi chiave per il successo della piegatura controllata: i buffer strutturali e la regolazione biassiale delle tensioni. I buffer sono elementi trapezoidali elastici posti ai bordi del substrato, simili a piccole molle, che uniformano la distribuzione della forza e impediscono deformazioni localizzate che genererebbero rotture. La regolazione biassiale prevede invece l’applicazione di tensioni in direzioni ortogonali, replicando fedelmente i modelli teorici di piegatura rigida (modello "rigid origami"). In assenza di queste soluzioni, le tensioni risulterebbero caotiche, generando fratture localizzate o distorsioni dei pannelli. Attraverso questa strategia, i pannelli rimangono piatti e la piegatura avviene solo nelle cerniere progettate, con un controllo ottimale sulle forme finali.
Dimostrazione e realizzazione prototipale del kiri-origami
Per comprovare la validità del metodo, il gruppo di ricerca giapponese ha realizzato un display LED estensibile: una rete formata da oltre 500 cerniere e 145 LED, incastonati su un substrato kiri-origami polimerico e incisa a laser. Il display poteva essere esteso, piegato e deformato senza perdita di prestazioni, grazie proprio alla rigida pianificazione delle pieghe e all’uso dei buffer. I LED restavano sempre efficaci anche dopo numerosi cicli di deformazione, dimostrando l’affidabilità del sistema. Un aspetto rimarchevole è la libertà di progettazione: la geometria delle cerniere e delle linee di taglio può essere personalizzata per ottimizzare sia la disposizione elettronica sia la risposta meccanica.
Applicazioni emergenti e prospettive future
Le potenzialità della tecnologia kiri-origami sono molteplici. Nel campo dell’elettronica indossabile, può abilitare sensori biometrici flessibili, tessuti reattivi e dispositivi medici che si adattano morfologicamente al corpo umano. Nell’automotive e nel design d’interni la struttura consente la realizzazione di pannelli elettronici adattivi, illuminazione curva, superfici interattive per cruscotti o architetture cinetiche. In robotica, supporta la produzione di attuatori morbidi e microrobot capaci di adattarsi rapidamente all’ambiente. Dal punto di vista produttivo, la tecnica kiri-origami rende più sostenibile il ciclo di vita degli oggetti elettronici, permettendo di usare materiali durevoli che possono essere recuperati o riconfigurati.
Sfide tecniche e sviluppi futuri della tecnologia kiri-origami
Il percorso di ottimizzazione include la riduzione delle differenze di rigidezza tra pannelli e cerniere per garantire piegature sempre più precise, l’automazione dei processi di incisione laser e il miglioramento della affidabilità elettrica nei cicli di deformazione. Un ulteriore passo sarà l’integrazione di materiali multifunzione, come layer sensoriali o attuatori miniaturizzati, abilitando circuiti reattivi e sistemi auto-adattativi all’ambiente.
Conclusione
La kiri-origami elettronica sviluppata da Eiji Iwase e Nagi Nakamura rappresenta dunque uno snodo decisivo nella ricerca di dispositivi elettronici estensibili e performanti, eliminando il compromesso tra flessibilità e funzionalità. Grazie all’intuizione di unire piegatura e taglio in architetture integrate, questa tecnologia apre scenari innovativi per la progettazione di elettronica indossabile, dispositivi biomedicali e design adattativi, con prospettive di impatto nei settori più dinamici della smart technology e della sostenibilità.
Bibliografia
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- “Kiri-Origami Unlocks High-Performance Stretchable Electronics”, in Material District, Settembre 2025. https://materialdistrict.com/article/kiri-origami-unlocks-high-performance-stretchable-electronics/
- David Smith, “Stretchable LED display with 145 lights reveals ‘kiri-origami’ innovation”, in Installation, Settembre 2025. https://www.installation-international.com/technology/displays-signage/stretchable-led-display-with-145-lights-showcases-kiri-origami-innovation
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- “Novel kiri-origami structures enable high-performance stretchable electronics”, in ASM News, Settembre 2025 – https://www.asminternational.org/novel-kiri-origami-structures-enable-high-performance-stretchable-electronics/
- “Innovative Kiri-Origami Designs Propel Next-Gen Stretchable Electronics”, in Scienmag, Settembre 2025 – https://scienmag.com/innovative-kiri-origami-designs-propel-next-gen-stretchable-electronics/
- Gianluca Riccio, “Il futuro è nel kirigami: i microrobot che cambieranno la medicina”, in Futuro prossimo, 2025. – https://www.futuroprossimo.it/2024/09/il-futuro-e-nel-kirigami-i-microrobot-che-cambieranno-la-medicina/
- Nagi Nakamura e Eiji Iwase, “Folding Method of Kirigami Structure with Folding Lines”, in 2023 IEEE 36th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems, MEMS 2023, Gennaio 2023 – https://waseda.elsevierpure.com/en/publications/folding-method-of-kirigami-structure-with-folding-lines
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- Gali Venkatesulu Sreevanya, Seong Jin Lee, Hosung Cheon, Miso Kim e Han-Ki Kim, “Highly stretchable and flexible kirigami patterned silver electrodes for wearable electronics”, in ScienceDirect, Novembre 2024 – https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924424724008070
