ELYTRA: Kuidas loodus meie tulevikku kujundab

Sel suvel veetsin terve juuni Euroopas reisides. Kogemus oli tõeliselt keeristormiline seiklus, mis muutis minu vaatenurka peaaegu igale inimese seisundile. Igas linnas, Dublinist Osloni ja Dresdenist Pariisini, rabasid mind pidevalt ajaloolised imed, mida igal linnal oli pakkuda – kuid mida ma ei oodanud, oli näha pilguheit linnaelu tulevikku.

Külastades palaval päeval Victoria ja Alberti muuseumi (tuntud kui V&A muuseum), astusin vastumeelselt vabaõhupaviljoni. Seal olin üllatunud, kui nägin näitust pealkirjaga ELYTRA, mis on terav kontrast V&A ajalooliste ja antropoloogiliste eksponaatidega. ELYTRA on insenertehniline uuendus, mis on tõhus, jätkusuutlik ja võib tõenäoliselt kujundada meie avalike puhkeruumide ja arhitektuuri tulevikku.

Mis on ELYTRA?

ELYTRA nimeline struktuur on külastatav robootikanäitus, mille on välja töötanud arhitektid Achim Menges ja Moritz Dobelmann koostöös ehitusinsener Jan Knippersi ja kliimainsener Thomas Aueriga. Interdistsiplinaarne näitus demonstreerib loodusest inspireeritud disainilahenduste tulevast mõju tehnoloogiale, inseneritööle ja arhitektuurile (Victoria & Albert).

Näitus koosnes deaktiveeritud robotist, mis istus selle ehitatud keeruka kootud struktuuri keskel. Näituse kuusnurksed tükid on kerged, kuid samas tugevad ja vastupidavad.

Biomimikri: mida peate teadma

Iga ELYTRA tüki kuusnurkne struktuur töötati välja ja täiustati Biomimetic Engineering või Biomimicry abil. Biomimikri on valdkond, mis on määratletud loodusest saadud bioloogiliselt inspireeritud disainide ja kohandustega.

Biomimikri ajalugu on ulatuslik. Juba 1000. aastal pKr püüdsid iidsed hiinlased välja töötada ämbliksiidist inspireeritud sünteetilist kangast. Leonardo da Vinci võttis oma kuulsate lendavate masinate kavandite kujundamisel näpunäiteid lindudelt.

Tänapäeval otsivad insenerid jätkuvalt loodust, et luua uut tehnoloogiat. Gekode kleepuvad varbad inspireerivad roboti võimet ronida treppidest ja seintest. Hainahk inspireerib sportlaste aerodünaamilisi madala takistusega ujumistrikoode.

Biomimikri on tõeliselt interdistsiplinaarne ja põnev teaduse ja tehnoloogia valdkond (Bhushan). The Biomimikri instituut uurib seda valdkonda ja pakub võimalusi kaasamiseks.

ELYTRA inspiratsioon

ELYTRA sai inspiratsiooni mardikate karastunud seljast. Mardikate elytra kaitseb putuka õrnu tiibu ja haavatavat keha (Elu entsüklopeedia). Need kõvad kaitsekilbid tekitasid hämmingut nii insenere, füüsikuid kui ka biolooge.

Kuidas saavad need elytrad olla piisavalt tugevad, et võimaldada mardikatel maapinnal ringi liikuda ilma oma seadmeid kahjustamata, olles samal ajal piisavalt kerged, et säilitada lendu? Vastus peitus selle materjali konstruktsioonis. Elytra pinna ristlõige näitab, et kestad koosnevad väikestest kiukimpudest, mis ühendavad välis- ja sisepinda, samas kui avatud õõnsused vähendavad kogukaalu.

Professor Ce Guo Nanjingi lennundus- ja astronautikaülikooli bioinspireeritud struktuuride ja pinnatehnika instituudist avaldas artikli, milles kirjeldatakse üksikasjalikult elytra loodusnähtustel põhineva struktuuri väljatöötamist. Sarnasused elytra proovi ja kavandatud materjalistruktuuri vahel on silmatorkavad.

Biomimikri eelised

Elytra omab "suurepärased mehaanilised omadused...nagu kõrge intensiivsus ja sitkus"

Näiteks tsiviillennuki pealt säästetud üks nael vähendab CO2 heitkoguseid, vähendades kütusekulu. Sama nael eemaldatud materjali vähendab selle lennuki kulusid 300 dollari võrra. Kui seda kaalusäästvat biomaterjali kosmosejaamas rakendada, tähendab üks nael üle 300,000 XNUMX dollari säästu.

Teadus võiks tohutult edasi areneda, kui uuendused nagu Guo biomaterjal saab rakendada rahaliste vahendite tõhusamaks jaotamiseks (Guo et.al). Tegelikult on biomimikri tunnuseks selle püüdlused jätkusuutlikkuse poole. Selle valdkonna eesmärkide hulka kuulub „alt üles ehitamine, iseseisev kokkupanek, optimeerimine, mitte maksimeerimine, vaba energia kasutamine, risttolmlemine, mitmekesisuse omaksvõtt, kohanemine ja arenemine, elusõbralike materjalide ja protsesside kasutamine, elusõbralike materjalide ja protsesside kasutamine. sümbiootilised suhted ja parandavad biosfääri.

Tähelepanu sellele, kuidas loodus on oma materjale valmistanud, võib võimaldada tehnoloogial meie maaga loomulikumalt koos eksisteerida ja juhtida tähelepanu sellele, kui palju on meie maailma kahjustanud "ebaloomulik" tehnoloogia (Crawford).

Lisaks ELYTRA tõhususele ja jätkusuutlikkusele näitab näitus tohutut potentsiaali arhitektuuri ja avaliku puhkeruumi tuleviku jaoks tänu selle arenemisvõimele. Struktuur on nn "tundlik varjupaik", millesse on põimitud palju andureid.

ELYTRA sisaldab kahte erinevat tüüpi andureid, mis võimaldavad koguda andmeid ümbritseva maailma kohta. Esimene tüüp on termokaamerad. Need andurid tuvastavad anonüümselt varju nautivate inimeste liikumist ja tegevust.

Teist tüüpi andurid on optilised kiud, mis läbivad kogu eksponaadi. Need kiud koguvad teavet nii struktuuri ümbritseva keskkonna kohta kui ka eksponaadi all oleva mikrokliima jälgimise kohta. Tutvuge näituse andmekaartidega siin.

Selle struktuuri uskumatu reaalsus on see, et "varikatus kasvab ja muudab oma konfiguratsiooni V&A insenerihooaja jooksul vastuseks kogutud andmetele. See, kuidas külastajad paviljoni pärssivad, lõpuks teavitada, kuidas varikatus kasvab ja uute komponentide kuju (Victoria & Albert).

Victoria ja Alberti muuseumi paviljonis seistes oli selge, et struktuur laieneb, et järgida väikese tiigi kõverat. Lihtne loogika, mis võimaldas inimestel ruumi kasutavatel inimestel selle arhitektuuri määrata, oli hämmastavalt sügav.