ELYTRA : Comment la nature façonnera notre avenir

Cet été, j'ai passé tout le mois de juin à voyager en Europe. L'expérience a vraiment été une aventure éclair, changeant ma perspective sur presque toutes les facettes de la condition humaine. Dans chaque ville, de Dublin à Oslo et de Dresde à Paris, j'ai été continuellement frappé par les merveilles historiques que chaque ville avait à offrir - mais ce à quoi je ne m'attendais pas, c'était de voir un aperçu de l'avenir de la vie urbaine.

Alors que je visitais le Victoria and Albert Museum (connu sous le nom de V&A Museum) par une journée torride, je suis entré à contrecœur dans le pavillon en plein air. Là, j'ai été surpris de voir une exposition intitulée ELYTRA, un contraste frappant avec les expositions historiques et anthropologiques du V&A. ELYTRA est une innovation technique efficace, durable et susceptible de façonner l'avenir de nos espaces récréatifs publics et de notre architecture.

Qu'est-ce qu'ELYTRA ?

La structure appelée ELYTRA est une exposition de robotique itinérante développée par les architectes Achim Menges et Moritz Dobelmann en collaboration avec l'ingénieur en structure Jan Knippers ainsi que Thomas Auer, un ingénieur climatique. L'exposition interdisciplinaire démontre l'impact futur des conceptions inspirées de la nature sur la technologie, l'ingénierie et l'architecture (Victoria & Albert).

L'exposition consistait en un robot désactivé assis sous le centre d'une structure tissée complexe qu'il avait construite. Les pièces hexagonales de l'exposition sont légères, mais solides et durables.

Biomimétisme : ce qu'il faut savoir

La structure hexagonale de chaque pièce d'ELYTRA a été développée et perfectionnée grâce à l'ingénierie biomimétique, ou biomimétisme. Le biomimétisme est un domaine défini par des conceptions et des adaptations d'inspiration biologique dérivées de la nature.

L'histoire du biomimétisme est vaste. Dès l'an 1000 après JC, les anciens Chinois ont tenté de développer un tissu synthétique inspiré de la soie d'araignée. Léonard de Vinci s'est inspiré des oiseaux lors de la conception de ses célèbres plans de machines volantes.

Aujourd'hui, les ingénieurs continuent de se tourner vers la nature pour créer de nouvelles technologies. Les orteils collants des geckos inspirent la capacité d'un robot à escalader les escaliers et les murs. La peau de requin inspire les maillots de bain aérodynamiques à faible traînée pour les athlètes.

Le biomimétisme est vraiment un domaine interdisciplinaire et fascinant de la science et de la technologie (Bhushan). Le Institut de biomimétisme explore ce domaine et propose des moyens de s'impliquer.

L'inspiration d'ELYTRA

ELYTRA s'inspire du dos durci des coléoptères. Les élytres des coléoptères protègent les ailes délicates et le corps vulnérable de l'insecte (Encyclopédie de la vie). Ces boucliers protecteurs durs laissaient perplexes ingénieurs, physiciens et biologistes.

Comment ces élytres pourraient-ils être suffisamment solides pour permettre au scarabée de rouler autour du sol sans endommager son équipement, tout en étant suffisamment légers pour maintenir son vol ? La réponse réside dans la conception structurelle de ce matériau. La coupe transversale de la surface des élytres montre que les coquilles sont composées de petits faisceaux de fibres reliant les surfaces externe et interne, tandis que les cavités ouvertes réduisent le poids total.

Le professeur Ce Guo de l'Institut des structures bio-inspirées et de l'ingénierie de surface de l'Université d'aéronautique et d'astronautique de Nanjing a publié un article détaillant le développement d'une structure basée sur les phénomènes naturels des élytres. Les similitudes entre l'échantillon d'élytres et la structure matérielle proposée sont frappantes.

Les bienfaits du biomimétisme

Elytra possède "d'excellentes propriétés mécaniques... telles qu'une intensité et une ténacité élevées". En fait, cette résistance aux dommages est également ce qui rend les conceptions biomimétiques comme ELYTRA si durables - à la fois pour notre environnement et notre économie.

Une seule livre de poids économisée sur un avion civil, par exemple, réduira les émissions de CO2 en diminuant la consommation de carburant. Cette même livre de matériel retiré réduira le coût de cet avion de 300 $. Lors de l'application de ce biomatériau léger à une station spatiale, une livre se traduit par plus de 300,000 XNUMX $ d'économies.

La science pourrait progresser énormément lorsque des innovations telles que Biomatériau de Guo peut être appliqué pour répartir plus efficacement les fonds (Guo et.al). En fait, une caractéristique du biomimétisme est ses efforts vers la durabilité. Les objectifs du domaine incluent "construire à partir de la base, s'auto-assembler, optimiser plutôt que maximiser, utiliser l'énergie gratuite, polliniser de manière croisée, adopter la diversité, s'adapter et évoluer, utiliser des matériaux et des processus respectueux de la vie, s'engager dans relations symbiotiques et améliorer la biosphère.

L'attention portée à la façon dont la nature a façonné ses matériaux peut permettre à la technologie de coexister plus naturellement avec notre terre et attirer l'attention sur à quel point notre monde a été endommagé par une technologie « non naturelle » (Crawford).

En plus de l'efficacité et de la durabilité d'ELYTRA, l'exposition montre un immense potentiel pour l'architecture et l'avenir de l'espace public récréatif, en raison de sa capacité à évoluer. La structure est ce qu'on appelle un "abri réactif", avec de nombreux capteurs entrelacés.

ELYTRA contient deux types distincts de capteurs qui lui permettent de collecter des données sur le monde qui l'entoure. Le premier type est celui des caméras thermiques. Ces capteurs détectent anonymement les mouvements et les activités des personnes profitant de l'ombre.

Le deuxième type de capteur est constitué de fibres optiques traversant l'intégralité de l'exposition. Ces fibres collectent des informations sur l'environnement entourant la structure et surveillent le microclimat sous l'exposition. Explorez les cartes de données de l'exposition ici.

L'incroyable réalité de cette structure est que "la verrière grandira et changera de configuration au cours de la saison d'ingénierie V&A en réponse aux données collectées. La façon dont les visiteurs inhibent le pavillon finira par informer sur la croissance de la canopée et la forme des nouveaux composants (Victoria & Albert).

Debout à l'intérieur du pavillon du Victoria and Albert Museum, il était clair que la structure allait s'étendre pour suivre la courbe du petit étang. La simple logique de permettre aux personnes utilisant l'espace de déterminer son architecture était incroyablement profonde.