ELYTRA: Miten luonto muokkaa tulevaisuuttamme

Tänä kesänä vietin koko kesäkuun Eurooppaa matkustelemalla. Kokemus oli todella pyörteellinen seikkailu, joka muutti näkökulmani lähes jokaiseen ihmisen tilan osa-alueeseen. Joka kaupungissa, Dublinista Osloon ja Dresdenistä Pariisiin, hämmästyin jatkuvasti historiallisista ihmeistä, joita kullakin kaupungilla oli tarjottavana – mutta mitä en odottanut, oli nähdä vilauksen kaupunkielämän tulevaisuuteen.

Vieraillessani Victoria and Albert Museumissa (tunnetaan laajalti V&A-museona) raivollisen kuumana päivänä astuin vastahakoisesti ulkoilmapaviljonkiin. Siellä olin yllättynyt nähdessäni näyttelyn nimeltä ELYTRA, joka on jyrkkä kontrasti V&A:n historiallisiin ja antropologisiin näyttelyihin. ELYTRA on tekninen innovaatio, joka on tehokas, kestävä ja todennäköisesti muokkaa julkisten virkistystilojemme ja arkkitehtuurimme tulevaisuutta.

Mikä on ELYTRA?

ELYTRA-niminen rakennelma on vieraileva robotiikkanäyttely, jonka ovat kehittäneet arkkitehdit Achim Menges ja Moritz Dobelmann yhteistyössä rakenneinsinööri Jan Knippersin sekä ilmastoinsinööri Thomas Auerin kanssa. Monitieteinen näyttely esittelee luonnon inspiroiman suunnittelun tulevaa vaikutusta teknologiaan, suunnitteluun ja arkkitehtuuriin (Victoria & Albert).

Näyttely koostui deaktivoidusta robotista, joka istui sen rakentaman monimutkaisen kudotun rakenteen keskellä. Näyttelyn kuusikulmaiset kappaleet ovat kevyitä, mutta kuitenkin vahvoja ja kestäviä.

Biomimikri: Mitä sinun tulee tietää

Jokaisen ELYTRA-kappaleen kuusikulmainen rakenne kehitettiin ja täydennettiin Biomimetic Engineeringin tai Biomimicryn avulla. Biomimikri on kenttä, jonka määrittelevät biologisesti inspiroineet luonnosta peräisin olevat mallit ja mukautukset.

Biomimikrien historia on laaja. Muinaiset kiinalaiset yrittivät jo vuonna 1000 jKr kehittää synteettistä kangasta, joka oli saanut inspiraationsa hämähäkkisilkistä. Leonardo da Vinci otti vihjeitä lintuilta suunnitellessaan kuuluisia lentävän koneen piirustuksia.

Nykyään insinöörit etsivät edelleen luontoa luodakseen uutta teknologiaa. Gekon tahmeat varpaat inspiroivat robotin kykyä kiivetä portaita ja seiniä. Hain iho inspiroi urheilijoille tarkoitettuja aerodynaamisia matalavastusuimapukuja.

Biomimikri on todellakin monitieteinen ja kiehtova tieteen ja teknologian alue (Bhushan). The Biomimicry Institute tutkii tätä alaa ja tarjoaa tapoja osallistua.

ELYTRAn inspiraatio

ELYTRA on saanut inspiraationsa kovakuoriaisten selästä. Kovakuoriaisten elytra suojaa hyönteisen herkkiä siipiä ja haavoittuvaa vartaloa (Elämän tietosanakirja). Nämä kovat suojakilvet hämmentyivät niin insinöörit, fyysikot kuin biologitkin.

Kuinka nämä elytrat voisivat olla riittävän vahvoja sallimaan kuoriaisen kierrellä maan ympäri vahingoittamatta laitteitaan samalla kun ne ovat riittävän kevyitä ylläpitämään lentoa? Vastaus löytyi tämän materiaalin rakennesuunnittelusta. Elytra-pinnan poikkileikkaus osoittaa, että kuoret koostuvat pienistä kuitukimppuista, jotka yhdistävät ulko- ja sisäpinnat, kun taas avoimet ontelot vähentävät kokonaispainoa.

Professori Ce Guo Nanjingin ilmailu- ja astronautiikkayliopiston Bio-Inspired Structures and Surface Engineering -instituutista julkaisi artikkelin, jossa kerrottiin yksityiskohtaisesti elytran luonnonilmiöihin perustuvan rakenteen kehitystä. Elytra-näytteen ja ehdotetun materiaalirakenteen väliset yhtäläisyydet ovat silmiinpistäviä.

Biomimikrian edut

Elytra omistaa"erinomaiset mekaaniset ominaisuudet, kuten korkea intensiteetti ja sitkeysItse asiassa tämä vahinkokestävyys tekee myös ELYTRAn kaltaisista biomimeettisistä malleista niin kestäviä – sekä ympäristöllemme että taloudellemme.

Esimerkiksi siviililentokoneessa säästetyt kilot vähentävät CO2-päästöjä vähentämällä polttoaineen kulutusta. Sama poistettava materiaalikilo alentaa lentokoneen kustannuksia 300 dollarilla. Kun tätä painoa säästävää biomateriaalia käytetään avaruusasemalla, yksi punta tarkoittaa yli 300,000 XNUMX dollarin säästöjä.

Tiede voisi edistyä valtavasti, kun innovaatiot, kuten Guon biomateriaali voidaan soveltaa varojen tehokkaampaan jakamiseen (Guo et.al). Itse asiassa biomimikrian tunnusmerkki on sen pyrkimys kohti kestävää kehitystä. Alan tavoitteita ovat "rakentaminen alhaalta ylöspäin, itsensä kokoaminen, optimointi maksimoimisen sijaan, vapaan energian käyttö, ristipölytys, monimuotoisuuden omaksuminen, sopeutuminen ja kehittyminen, käyttökelpoisten materiaalien ja prosessien käyttö, osallistuminen symbioottisia suhteita ja parantaa biosfääriä."

Huomio siihen, miten luonto on valmistanut materiaalinsa, voi mahdollistaa teknologian luonnollisemman rinnakkaiselon maapallomme kanssa ja kiinnittää huomion siihen, kuinka paljon maailmaamme on vahingoittanut "epäluonnollinen" tekniikka (Crawford).

ELYTRAn tehokkuuden ja kestävyyden lisäksi näyttelyssä on valtavasti potentiaalia arkkitehtuurille ja julkisen virkistystilan tulevaisuudelle sen kehittymiskyvyn ansiosta. Rakenne on niin kutsuttu "responsiivinen suoja", jossa on monia antureita.

ELYTRA sisältää kaksi erityyppistä anturia, joiden avulla se voi kerätä tietoa ympäröivästä maailmasta. Ensimmäinen tyyppi on lämpökamerat. Nämä anturit havaitsevat anonyymisti varjossa nauttivien ihmisten liikkeet ja toiminnan.

Toinen anturityyppi on optiset kuidut, jotka kulkevat koko näyttelyn läpi. Nämä kuidut keräävät tietoa rakennetta ympäröivästä ympäristöstä sekä tarkkailevat näyttelyn alla olevaa mikroilmastoa. Tutustu näyttelyn tietokarttoihin tätä.

Tämän rakenteen uskomaton todellisuus on, että "katos kasvaa ja muuttaa kokoonpanoaan V&A Engineering -kauden aikana kerättyjen tietojen perusteella. Se, miten vierailijat estävät paviljongin, tulee lopulta olemaan kerro, kuinka kuomu kasvaa ja millaisia ​​uusia komponentteja (Victoria & Albert).

Victoria and Albert Museumin paviljongin sisällä seisoessa oli selvää, että rakenne laajenee pienen lammen käyrän mukaan. Yksinkertainen logiikka antaa tilaa käyttävien ihmisten määrittää sen arkkitehtuuri oli hämmästyttävän syvällinen.