ELYTRA: Hvordan naturen vil forme fremtiden vår

Denne sommeren brukte jeg hele juni på å reise Europa. Opplevelsen var virkelig et virvelvindeventyr, som endret perspektivet mitt på nesten alle aspekter av den menneskelige tilstanden. I alle byer, fra Dublin til Oslo og Dresden til Paris, ble jeg kontinuerlig slått av de historiske underverkene hver by hadde å tilby – men det jeg ikke forventet var å se et glimt inn i fremtiden for urban livsstil.

Mens jeg besøkte Victoria and Albert Museum (kjent som V&A Museum) på en brennende varm dag, gikk jeg motvillig inn i friluftspaviljongen. Der ble jeg overrasket over å se en utstilling med tittelen ELYTRA, en sterk kontrast til de historiske og antropologiske utstillingene i V&A. ELYTRA er en ingeniørinnovasjon som er effektiv, bærekraftig og sannsynligvis kan forme fremtiden til våre offentlige rekreasjonsrom og arkitektur.

Hva er ELYTRA?

Strukturen kalt ELYTRA er en besøkende robotikkutstilling utviklet av arkitektene Achim Menges og Moritz Dobelmann i samarbeid med konstruksjonsingeniør Jan Knippers samt Thomas Auer, klimaingeniør. Den tverrfaglige utstillingen demonstrerer den fremtidige virkningen av naturinspirerte design på teknologi, ingeniørvitenskap og arkitektur (Victoria & Albert).

Utstillingen besto av en deaktivert robot som satt under midten av en kompleks vevd struktur den hadde bygget. De sekskantede delene av utstillingen er lette, men likevel sterke og holdbare.

Biomimicry: Hva du trenger å vite

Den sekskantede strukturen til hver del av ELYTRA ble utviklet og perfeksjonert gjennom Biomimetic Engineering, eller Biomimicry. Biomimicry er et felt definert av biologisk inspirerte design og tilpasninger hentet fra naturen.

Historien om biomimicry er enorm. Så tidlig som i 1000 e.Kr. forsøkte de gamle kineserne å utvikle syntetisk stoff inspirert av edderkoppsilke. Leonardo da Vinci tok signaler fra fugler da han designet sine berømte flyvemaskiner.

I dag fortsetter ingeniører å se til naturen for å skape ny teknologi. Gekkoers klebrige tær inspirerer en robots evne til å klatre opp trapper og vegger. Haiskinn inspirerer til aerodynamiske badedrakter med lite luftmotstand for idrettsutøvere.

Biomimicry er virkelig en tverrfaglig og fascinerende område av vitenskap og teknologi (Bhushan). De Biomimicry Institute utforsker dette feltet og gir måter å engasjere seg på.

Inspirasjonen til ELYTRA

ELYTRA ble inspirert av den herdede ryggen til biller. Elytraen til biller beskytter de sarte vingene og den sårbare kroppen til insektet (Encyclopedia of Life). Disse harde beskyttende skjoldene forvirret både ingeniører, fysikere og biologer.

Hvordan kunne disse elytraene være sterke nok til å la billen tønne rundt bakken uten å skade utstyret deres, samtidig som de er lette nok til å opprettholde flukt? Svaret lå i den strukturelle utformingen av dette materialet. Tverrsnittet av elytra-overflaten viser at skallene er sammensatt av små fiberbunter som forbinder ytre og indre overflater, mens åpne hulrom reduserer totalvekten.

Professor Ce Guo fra Institute of Bio-Inspired Structures and Surface Engineering ved Nanjing University of Aeronautics and Astronautics publiserte en artikkel som beskriver utviklingen av en struktur basert på naturfenomenene til elytra. Likhetene mellom elytra-prøven og den foreslåtte materialstrukturen er slående.

Fordelene med biomimicry

Elytra besitter "utmerkede mekaniske egenskaper...som høy intensitet og seighet". Faktisk er denne skademotstanden også det som gjør biomimetiske design som ELYTRA så bærekraftig – både for miljøet og økonomien.

Bare ett kilo vekt spart på et sivilt fly, for eksempel, vil redusere CO2-utslippene ved å redusere drivstofforbruket. Den samme kiloen med materiale som fjernes vil redusere kostnadene på det flyet med $300. Når du bruker det vektbesparende biomaterialet på en romstasjon, tilsvarer ett pund en besparelse på over 300,000 XNUMX dollar.

Vitenskapen kan gå enormt langt når innovasjoner som f.eks Guos biomateriale kan brukes til å fordele midler mer effektivt (Guo et.al). Faktisk er et kjennetegn ved biomimicry dens innsats for bærekraft. Målene for feltet inkluderer å «bygge fra bunnen og opp, selvmontere, optimalisere i stedet for å maksimere, bruke gratis energi, kryssbestøve, omfavne mangfold, tilpasse og utvikle seg, bruke livsvennlige materialer og prosesser, engasjere seg i symbiotiske forhold, og forbedre biosfæren."

Oppmerksomhet på hvordan naturen har laget sine materialer kan tillate teknologi å sameksistere mer naturlig med jorden vår, og trekke oppmerksomhet til hvor mye vår verden har blitt skadet av "unaturlig" teknologi (Crawford).

I tillegg til effektiviteten og bærekraften til ELYTRA, viser utstillingen et enormt potensial for arkitektur og fremtiden til offentlig rekreasjonsrom, på grunn av dens evne til å utvikle seg. Strukturen er det som er kjent som et "responsivt ly", med mange sensorer innvevd i den.

ELYTRA inneholder to forskjellige typer sensorer som lar den samle inn data om verden rundt seg. Den første typen er termiske kameraer. Disse sensorene registrerer anonymt bevegelsene og aktivitetene til folk som nyter skyggen.

Den andre typen sensor er optiske fibre som går gjennom hele utstillingen. Disse fibrene samler informasjon om miljøet rundt strukturen, samt overvåker mikroklimaet under utstillingen. Utforsk datakart over utstillingen her..

Den utrolige virkeligheten til denne strukturen er at "kalesjen vil vokse og endre konfigurasjonen i løpet av V&A Engineering Season som svar på dataene som samles inn. Hvordan besøkende hemmer paviljongen vil til slutt informere om hvordan kalesjen vokser og formen på nye komponenter (Victoria & Albert).»

Stående inne i paviljongen til Victoria and Albert Museum, var det klart at strukturen ville utvide seg til å følge kurven til den lille dammen. Den enkle logikken med å la menneskene som brukte plassen for å bestemme arkitekturen, var forbløffende dyp.