ELYTRA: Hogyan alakítja a természet a jövőnket

Ezen a nyáron az egész júniust Európát jártam. Az élmény valóban egy forgószél-kaland volt, megváltoztatta a nézőpontomat az emberi állapot szinte minden aspektusáról. Dublintól Oslón és Drezdán át Párizsig minden városban folyamatosan megdöbbentek az egyes városok által kínált történelmi csodák – de amire nem számítottam, az az volt, hogy bepillantást láthatok a városi élet jövőjébe.

Miközben meglátogattam a Victoria and Albert Múzeumot (amelyet széles körben V&A Múzeumként ismernek) egy forró napon, vonakodva léptem be a szabadtéri pavilonba. Ott meglepődtem, amikor megláttam egy ELYTRA című kiállítást, amely éles ellentétben áll a V&A történelmi és antropológiai kiállításaival. Az ELYTRA egy olyan mérnöki innováció, amely hatékony, fenntartható, és valószínűleg alakíthatja nyilvános szabadidős tereink és építészetünk jövőjét.

Mi az ELYTRA?

Az ELYTRA nevű építmény egy látogató robotikai kiállítás, amelyet Achim Menges és Moritz Dobelmann építészek fejlesztettek ki Jan Knippers szerkezetmérnökkel, valamint Thomas Auer klímamérnökkel együttműködve. Az interdiszciplináris kiállítás bemutatja a természet által inspirált tervek jövőbeli hatását a technológiára, a mérnöki munkákra és az építészetre (Victoria és Albert).

A kiállítás egy deaktivált robotból állt, amely az általa épített összetett szövött szerkezet közepe alatt ült. A kiállítás hatszögletű darabjai könnyűek, ugyanakkor erősek és tartósak.

Biomimikri: Amit tudnod kell

Az ELYTRA minden darabjának hatszögletű szerkezetét a Biomimetic Engineering vagy Biomimicry segítségével fejlesztették ki és tökéletesítették. A biomimikri egy olyan terület, amelyet a természetből származó biológiai ihletésű tervek és adaptációk határoznak meg.

A biomimikri története hatalmas. Az ókori kínaiak már i.sz. 1000-ben megpróbálták kifejleszteni a pókselyem ihlette szintetikus szövetet. Leonardo da Vinci a madaraktól vett jelzéseket, amikor megtervezte híres repülőgépe tervrajzait.

Manapság a mérnökök továbbra is a természetet keresik új technológia létrehozása érdekében. A gekkó ragadós lábujjai arra inspirálják a robotot, hogy képes lépcsőn és falon mászni. A cápabőr aerodinamikus, alacsony légellenállású fürdőruhákat inspirál a sportolók számára.

A biomimikri valóban egy a tudomány és a technológia interdiszciplináris és lenyűgöző területe (Bhushan). A Biomimikri Intézet feltárja ezt a területet, és módokat kínál a részvételhez.

Az ELYTRA inspirációja

Az ELYTRA-t a bogarak edzett háta ihlette. A bogarak elytra védi a rovar finom szárnyait és sebezhető testét (Az élet enciklopédiája). Ezek a kemény védőpajzsok megzavarták a mérnököket, fizikusokat és biológusokat egyaránt.

Hogyan lehetnek ezek az elytrák elég erősek ahhoz, hogy lehetővé tegyék a bogárnak a föld körüli hordását anélkül, hogy károsítanák a felszerelésüket, miközben elég könnyűek a repüléshez? A válasz ennek az anyagnak a szerkezeti kialakításában rejlett. Az elytra felületének keresztmetszete azt mutatja, hogy a héjak kis szálkötegekből állnak, amelyek összekötik a külső és a belső felületet, míg a nyitott üregek csökkentik a teljes tömeget.

Ce Guo professzor, a Nanjingi Repülési és Űrhajózási Egyetem Bio-inspirált Szerkezetek és Felületmérnöki Intézetének munkatársa publikált egy tanulmányt, amely részletezi az elytra természeti jelenségein alapuló szerkezet kialakulását. Az elytra minta és a javasolt anyagszerkezet közötti hasonlóságok szembetűnőek.

A biomimikri előnyei

Elytra rendelkezik "kiváló mechanikai tulajdonságok...mint például nagy intenzitás és szívósság"

Például egy polgári repülőgépen megspórolt egy kiló súly csökkenti a CO2-kibocsátást az üzemanyag-fogyasztás csökkentésével. Ugyanaz a kilónyi anyag 300 dollárral csökkenti a repülőgép költségeit. Ha ezt a súlycsökkentő bioanyagot egy űrállomáson alkalmazzuk, egy font több mint 300,000 XNUMX dollár megtakarítást jelent.

A tudomány hatalmasat fejlődhet, ha olyan innovációkat, mint pl Guo bioanyaga lehet alkalmazni a pénzeszközök hatékonyabb elosztására (Guo et.al). Valójában a biomimikri ismertetőjegye a fenntarthatóság felé tett erőfeszítései. A terület céljai közé tartozik az „alulról felfelé történő építés, önösszeállítás, optimalizálás, nem maximalizálás, szabad energia felhasználása, keresztbeporzás, sokféleség elfogadása, alkalmazkodás és fejlődés, életbarát anyagok és folyamatok használata, részvétel szimbiotikus kapcsolatokat, és javítják a bioszférát.”

Ha odafigyelünk arra, hogy a természet hogyan alakította ki anyagait, lehetővé teheti a technológia természetesebb együttélését a Földünkkel, és felhívja a figyelmet arra, hogy a világunkat mennyire károsította a „természetellenes” technológia (Crawford).

Az ELYTRA hatékonysága és fenntarthatósága mellett a kiállítás hatalmas lehetőségeket rejt magában az építészet és a nyilvános rekreációs tér jövője számára, köszönhetően annak, hogy fejlődik. A szerkezet az úgynevezett „reszponzív menedékház”, amelybe sok érzékelő van beleszőve.

Az ELYTRA két különböző típusú érzékelőt tartalmaz, amelyek lehetővé teszik, hogy adatokat gyűjtsön az őt körülvevő világról. Az első típus a hőkamerák. Ezek az érzékelők névtelenül érzékelik az árnyékot élvező emberek mozgását és tevékenységét.

A második típusú érzékelő a kiállítás egészén áthaladó optikai szálak. Ezek a szálak információkat gyűjtenek a szerkezetet körülvevő környezetről, valamint figyelemmel kísérik a kiállítás alatti mikroklímát. Fedezze fel a kiállítás adattérképeit itt.

Ennek a szerkezetnek a hihetetlen valósága az, hogy „a lombkorona nőni fog és megváltozik a konfigurációja a V&A Engineering Season során az összegyűjtött adatok hatására. Hogyan akadályozzák a látogatók a pavilont végül tájékoztatja a lombkorona növekedéséről és az új alkatrészek alakjáról (Victoria & Albert).

A Victoria and Albert Múzeum pavilonjában állva egyértelmű volt, hogy a szerkezet a kis tó ívét követve bővül. Lenyűgözően mélyreható volt az az egyszerű logika, hogy a teret használó emberek határozzák meg a teret.