ELYTRA: Come la natura plasmerà il nostro futuro

Quest'estate ho trascorso l'intero mese di giugno viaggiando per l'Europa. L'esperienza è stata davvero un'avventura vorticosa, che ha cambiato la mia prospettiva su quasi ogni aspetto della condizione umana. In ogni città, da Dublino a Oslo e da Dresda a Parigi, sono stato continuamente colpito dalle meraviglie storiche che ogni città aveva da offrire, ma quello che non mi aspettavo era di vedere uno sguardo nel futuro della vita urbana.

Durante una visita al Victoria and Albert Museum (noto ampiamente come V&A Museum) in una giornata roventemente calda, sono entrato con riluttanza nel padiglione all'aperto. Lì, sono stato sorpreso di vedere una mostra intitolata ELYTRA, in netto contrasto con le mostre storiche e antropologiche all'interno del V&A. ELYTRA è un'innovazione ingegneristica che è efficiente, sostenibile e potrebbe probabilmente plasmare il futuro dei nostri spazi ricreativi pubblici e dell'architettura.

Cos'è ELYTRA?

La struttura chiamata ELYTRA è una mostra robotica in visita sviluppata dagli architetti Achim Menges e Moritz Dobelmann in collaborazione con l'ingegnere strutturale Jan Knippers e Thomas Auer, un ingegnere climatico. La mostra interdisciplinare dimostra l'impatto futuro dei progetti ispirati alla natura su tecnologia, ingegneria e architettura (Vittoria & Alberto).

La mostra consisteva in un robot disattivato seduto al centro di una complessa struttura tessuta che aveva costruito. I pezzi esagonali della mostra sono leggeri, ma resistenti e durevoli.

Biomimetismo: cosa devi sapere

La struttura esagonale di ogni pezzo di ELYTRA è stata sviluppata e perfezionata attraverso l'ingegneria biomimetica, o biomimetica. La biomimetica è un campo definito da progetti di ispirazione biologica e adattamenti derivati ​​dalla natura.

La storia della biomimetica è vasta. Già nel 1000 d.C., gli antichi cinesi tentarono di sviluppare tessuti sintetici ispirati alla seta del ragno. Leonardo da Vinci ha preso spunto dagli uccelli durante la progettazione dei suoi famosi progetti di macchine volanti.

Oggi gli ingegneri continuano a guardare alla natura per creare nuove tecnologie. Le dita appiccicose dei gechi ispirano la capacità di un robot di salire scale e pareti. La pelle di squalo ispira i costumi da bagno aerodinamici a bassa resistenza aerodinamica per gli atleti.

La biomimetica è davvero un area interdisciplinare e affascinante della scienza e della tecnologia (Bhushan). IL Istituto di Biomimetica esplora questo campo e fornisce modi per essere coinvolti.

L'ispirazione di ELYTRA

ELYTRA è stato ispirato dai dorsi induriti dei coleotteri. Le elitre dei coleotteri proteggono le ali delicate e il corpo vulnerabile dell'insetto (Enciclopedia della vita). Questi duri scudi protettivi hanno lasciato perplessi ingegneri, fisici e biologi allo stesso modo.

Come potevano queste elitre essere abbastanza forti da permettere allo scarafaggio di muoversi a terra senza danneggiare il loro equipaggiamento, e allo stesso tempo essere abbastanza leggere da mantenere il volo? La risposta risiedeva nel design strutturale di questo materiale. La sezione trasversale della superficie delle elitre mostra che i gusci sono composti da piccoli fasci di fibre che collegano le superfici esterna ed interna, mentre le cavità aperte riducono il peso complessivo.

Il professor Ce Guo dell'Institute of Bio-Inspired Structures and Surface Engineering dell'Università di aeronautica e astronautica di Nanjing ha pubblicato un articolo che descrive in dettaglio lo sviluppo di una struttura basata sui fenomeni naturali delle elitre. Le somiglianze tra il campione di elitre e la struttura materiale proposta sono sorprendenti.

I vantaggi della biomimetica

Elitre possiede "eccellenti proprietà meccaniche... come alta intensità e tenacità". In effetti, questa resistenza ai danni è anche ciò che rende i design biomimetici come ELYTRA così sostenibili, sia per il nostro ambiente che per l'economia.

Solo un chilo di peso risparmiato su un aereo civile, ad esempio, ridurrà le emissioni di CO2 diminuendo il consumo di carburante. Quella stessa libbra di materiale rimosso ridurrà il costo di quell'aereo di $ 300. Quando si applica quel biomateriale che fa risparmiare peso a una stazione spaziale, una sterlina si traduce in oltre $ 300,000 di risparmio.

La scienza potrebbe avanzare immensamente quando innovazioni come Il biomateriale di Guo può essere applicato per distribuire in modo più efficiente i fondi (Guo et.al). In effetti, un segno distintivo della biomimetica sono i suoi sforzi verso la sostenibilità. Gli obiettivi del campo includono "costruire [ing] dal basso verso l'alto, autoassemblaggio, ottimizzare piuttosto che massimizzare, utilizzare energia libera, impollinazione incrociata, abbracciare la diversità, adattarsi ed evolversi, utilizzare materiali e processi favorevoli alla vita, impegnarsi in relazioni simbiotiche e migliorare la biosfera”.

L'attenzione a come la natura ha creato i suoi materiali può consentire alla tecnologia di coesistere in modo più naturale con la nostra terra e attirare l'attenzione su quanto il nostro mondo sia stato danneggiato dalla tecnologia "innaturale" (Crawford).

Oltre all'efficienza e alla sostenibilità di ELYTRA, la mostra mostra un immenso potenziale per l'architettura e il futuro dello spazio ricreativo pubblico, grazie alla sua capacità di evolversi. La struttura è ciò che è noto come un "rifugio reattivo", con molti sensori intrecciati al suo interno.

ELYTRA contiene due distinti tipi di sensori che gli consentono di raccogliere dati sul mondo che lo circonda. Il primo tipo sono le termocamere. Questi sensori rilevano in modo anonimo il movimento e le attività delle persone che si godono l'ombra.

Il secondo tipo di sensore sono le fibre ottiche che attraversano l'intera mostra. Queste fibre raccolgono informazioni sull'ambiente che circonda la struttura e monitorano il microclima al di sotto della mostra. Esplora le mappe dei dati della mostra qui.

L'incredibile realtà di questa struttura è che “il baldacchino crescerà e cambierà la sua configurazione nel corso della V&A Engineering Season in risposta ai dati raccolti. In che modo i visitatori inibiranno il padiglione alla fine informa come cresce la chioma e la forma dei nuovi componenti (Vittoria e Alberto).”

Stando all'interno del padiglione del Victoria and Albert Museum, era chiaro che la struttura si sarebbe espansa per seguire la curva del laghetto. La semplice logica di consentire alle persone che utilizzano lo spazio di determinarne l'architettura era incredibilmente profonda.