ELYTRA: Hoe die natuur ons toekoms sal vorm

Hierdie somer het ek die hele Junie deur Europa gereis. Die ervaring was werklik 'n warrelwind avontuur, wat my perspektief op byna elke faset van die menslike toestand verander het. In elke stad, van Dublin tot Oslo en Dresden tot Parys, was ek voortdurend getref deur die historiese wonders wat elke stad te bied het - maar wat ek nie verwag het nie, was om 'n blik op die toekoms van stedelike lewe te sien.

Terwyl ek die Victoria en Albert Museum (algemeen bekend as die V&A Museum) op 'n snikhete dag besoek het, het ek teësinnig die opelugpaviljoen betree. Daar was ek verbaas om 'n uitstalling getiteld ELYTRA te sien, 'n skrille kontras met die historiese en antropologiese uitstallings binne die V&A. ELYTRA is 'n ingenieursinnovasie wat doeltreffend, volhoubaar is en waarskynlik die toekoms van ons openbare ontspanningsruimtes en argitektuur kan vorm.

Wat is ELYTRA?

Die struktuur genaamd ELYTRA is 'n besoekende robotika-uitstalling wat ontwikkel is deur argitekte Achim Menges en Moritz Dobelmann in samewerking met die strukturele ingenieur Jan Knippers sowel as Thomas Auer, 'n klimaatingenieur. Die interdissiplinêre uitstalling demonstreer die toekomstige impak van natuurgeïnspireerde ontwerpe op tegnologie, ingenieurswese en argitektuur (Victoria & Albert).

Die uitstalling het bestaan ​​uit 'n gedeaktiveerde robot wat onder die middel van 'n komplekse geweefde struktuur sit wat dit gebou het. Die seskantige stukke van die uitstalling is liggewig, dog sterk en duursaam.

Biomimicry: Wat jy moet weet

Die seskantige struktuur van elke stuk ELYTRA is ontwikkel en vervolmaak deur Biomimetic Engineering, of Biomimicry. Biomimicry is 'n veld wat gedefinieer word deur biologies-geïnspireerde ontwerpe en aanpassings afkomstig van die natuur.

Die geskiedenis van biomimicry is groot. So vroeg as 1000 nC het die antieke Sjinese gepoog om sintetiese materiaal te ontwikkel wat deur spinnekop sy geïnspireer is. Leonardo da Vinci het leidrade van voëls geneem toe hy sy beroemde vlieënde masjien-bloudrukke ontwerp het.

Vandag bly ingenieurs na die natuur kyk om nuwe tegnologie te skep. Geitjies se taai tone inspireer 'n robot se vermoë om trappe en mure te klim. Haaivel inspireer aërodinamiese swembroeke met 'n lae drag vir atlete.

Biomimicry is werklik 'n interdissiplinêre en fassinerende gebied van wetenskap en tegnologie (Boshan). Die Biomimicry Instituut verken hierdie veld en bied maniere om betrokke te raak.

Die inspirasie van ELYTRA

ELYTRA is geïnspireer deur die geharde rug van kewers. Die elytra van kewers beskerm die delikate vlerke en kwesbare liggaam van die insek (Ensiklopedie van die lewe). Hierdie harde beskermende skilde het ingenieurs, fisici en bioloë verward.

Hoe kan hierdie elytra sterk genoeg wees om die kewer te laat loop om die grond sonder om hul toerusting te beskadig, terwyl dit terselfdertyd lig genoeg is om vlug te handhaaf? Die antwoord lê in die strukturele ontwerp van hierdie materiaal. Die deursnee van die elytra-oppervlak toon dat die skulpe saamgestel is uit klein veselbundels wat die buite- en binneoppervlakke verbind, terwyl oop holtes die algehele gewig verminder.

Professor Ce Guo van die Instituut vir Bio-geïnspireerde Strukture en Oppervlakte-ingenieurswese aan die Nanjing Universiteit van Lugvaartkunde en Ruimtevaartkunde het 'n referaat gepubliseer waarin die ontwikkeling van 'n struktuur gebaseer is op die natuurlike verskynsels van die elytra. Die ooreenkomste tussen die elytra-monster en die voorgestelde materiaalstruktuur is opvallend.

Die voordele van biomimicry

Elytra besit "uitstekende meganiese eienskappe...soos hoë intensiteit en taaiheidTrouens, hierdie skadeweerstand is ook wat biomimetiese ontwerpe soos ELYTRA so volhoubaar maak – beide vir ons omgewing en ekonomie.

Net een pond gewig wat byvoorbeeld op 'n siviele vliegtuig bespaar word, sal CO2-emissies verminder deur die brandstofverbruik te verminder. Dieselfde pond materiaal wat verwyder word, sal die koste op daardie vliegtuig met $300 verlaag. Wanneer die gewigbesparende biomateriaal op 'n ruimtestasie toegepas word, beteken een pond meer as $300,000 se besparings.

Wetenskap kan geweldig vorder wanneer innovasies soos Guo se biomateriaal kan aangewend word om fondse meer doeltreffend te versprei (Guo et.al). Trouens, 'n kenmerk van biomimiek is sy pogings tot volhoubaarheid. Doelwitte van die veld sluit in “bou[ van onder af, selfsamestelling, optimaliseer eerder as maksimeer, gebruik gratis energie, kruisbestuiwing, omhels diversiteit, pas aan en ontwikkel, gebruik lewensvriendelike materiale en prosesse, neem deel aan simbiotiese verhoudings, en verbeter die biosfeer.”

Aandag aan hoe die natuur sy materiale vervaardig het, kan tegnologie toelaat om meer natuurlik saam met ons aarde saam te bestaan, en die aandag vestig op hoeveel ons wêreld deur "onnatuurlike" tegnologie beskadig is (Crawford).

Benewens die doeltreffendheid en volhoubaarheid van ELYTRA, toon die uitstalling geweldige potensiaal vir argitektuur en die toekoms van openbare ontspanningsruimte, as gevolg van sy vermoë om te ontwikkel. Die struktuur is wat bekend staan ​​as 'n "responsiewe skuiling", met baie sensors daarin verweef.

ELYTRA bevat twee verskillende tipes sensors wat dit toelaat om data oor die wêreld rondom dit in te samel. Die eerste tipe is termiese beeldkameras. Hierdie sensors bespeur anoniem die beweging en aktiwiteite van die mense wat die skaduwee geniet.

Die tweede tipe sensor is optiese vesels wat deur die hele uitstalling loop. Hierdie vesels versamel inligting rakende die omgewing rondom die struktuur en monitor die mikroklimaat onder die uitstalling. Verken datakaarte van die uitstalling na hierdie skakel.

Die ongelooflike realiteit van hierdie struktuur is dat “die afdak sal groei en sy konfigurasie sal verander in die loop van die V&A Engineering Seisoen in reaksie op die data wat ingesamel is. Hoe besoekers die pawiljoen inhibeer sal uiteindelik lig in hoe die afdak groei en die vorm van nuwe komponente (Victoria & Albert).”

In die pawiljoen van die Victoria en Albert Museum was dit duidelik dat die struktuur sou uitbrei om die kromme van die klein dam te volg. Die eenvoudige logika om die mense toe te laat wat die spasie gebruik om die argitektuur daarvan te bepaal, was verstommend diep.