ELYTRA: Cum ne va modela natura viitorul

Vara aceasta mi-am petrecut întregul iunie călătorind prin Europa. Experiența a fost cu adevărat o aventură vârtej, schimbându-mi perspectiva asupra aproape fiecarei fațete a condiției umane. În fiecare oraș, de la Dublin la Oslo și Dresda la Paris, am fost în mod continuu impresionat de minunile istorice pe care fiecare oraș le avea de oferit, dar ceea ce nu mă așteptam era să văd o privire asupra viitorului vieții urbane.

În timp ce vizitam Muzeul Victoria și Albert (cunoscut pe scară largă ca Muzeul V&A) într-o zi fierbinte de căldură, am intrat fără tragere de inimă în pavilionul în aer liber. Acolo, am fost surprins să văd o expoziție intitulată ELYTRA, un contrast puternic cu exponatele istorice și antropologice din cadrul V&A. ELYTRA este o inovație inginerească care este eficientă, durabilă și ar putea modela viitorul spațiilor și arhitecturii noastre publice de recreere.

Ce este ELYTRA?

Structura numită ELYTRA este o expoziție de robotică vizitată dezvoltată de arhitecții Achim Menges și Moritz Dobelmann în colaborare cu inginerul structural Jan Knippers, precum și cu Thomas Auer, inginer climatic. Expoziția interdisciplinară demonstrează impactul viitor al proiectelor inspirate de natură asupra tehnologiei, ingineriei și arhitecturii (Victoria & Albert).

Expoziția a constat dintr-un robot dezactivat așezat sub centrul unei structuri țesute complexe pe care a construit-o. Piesele hexagonale ale expoziției sunt ușoare, dar puternice și durabile.

Biomimetism: Ce trebuie să știți

Structura hexagonală a fiecărei piese de ELYTRA a fost dezvoltată și perfecționată prin Inginerie Biomimetică sau Biomimicry. Biomimetismul este un domeniu definit de modele inspirate biologic și adaptări derivate din natură.

Istoria biomimetismului este vastă. Încă din anul 1000 d.Hr., vechii chinezi au încercat să dezvolte țesături sintetice inspirate din mătasea de păianjen. Leonardo da Vinci a luat repere de la păsări atunci când și-a proiectat faimoasele planuri de mașini zburătoare.

Astăzi, inginerii continuă să se uite la natură pentru a crea noi tehnologii. Degetele lipicioase ale geckosului inspiră abilitatea robotului de a urca scările și pereții. Pielea de rechin inspiră costume de baie aerodinamice cu rezistență redusă pentru sportivi.

Biomimetismul este cu adevărat un zonă interdisciplinară și fascinantă a științei și tehnologiei (Bhushan). The Institutul de Biomimetism explorează acest domeniu și oferă modalități de implicare.

Inspirația lui ELYTRA

ELYTRA a fost inspirată din spatele întărit de gândaci. Elitrele gândacilor protejează aripile delicate și corpul vulnerabil al insectei (Enciclopedia Vieții). Aceste scuturi de protecție dure i-au perplex pe ingineri, fizicieni și biologi deopotrivă.

Cum ar putea aceste elitre să fie suficient de puternice pentru a permite gândacului să se învârtească în jurul pământului fără a-și deteriora echipamentul, fiind în același timp suficient de ușoare pentru a-și menține zborul? Răspunsul a stat în designul structural al acestui material. Secțiunea transversală a suprafeței elitrelor arată că cojile sunt compuse din mănunchiuri mici de fibre care leagă suprafețele exterioare și interioare, în timp ce cavitățile deschise reduc greutatea totală.

Profesorul Ce Guo de la Institutul de Structuri Bio-Inspirate și Ingineria Suprafețelor de la Universitatea de Aeronautică și Astronautică Nanjing a publicat o lucrare care detaliază dezvoltarea unei structuri bazate pe fenomenele naturale ale elitrelor. Asemănările dintre proba de elitre și structura materialului propusă sunt izbitoare.

Beneficiile biomimetismului

Elytra posedă "proprietăți mecanice excelente... cum ar fi intensitatea ridicată și duritatea„. De fapt, această rezistență la deteriorare este, de asemenea, ceea ce face ca modelele biomimetice precum ELYTRA să fie atât de durabile – atât pentru mediul înconjurător, cât și pentru economia noastră.

Doar o jumătate de kilogram de greutate economisită la o aeronavă civilă, de exemplu, va reduce emisiile de CO2 prin scăderea consumului de combustibil. Aceeași liră de material eliminată va reduce costul aeronavei cu 300 USD. Când se aplică acel biomaterial care reduce greutatea unei stații spațiale, o liră se traduce în economii de peste 300,000 USD.

Știința ar putea avansa enorm atunci când inovații precum Biomaterialul lui Guo poate fi aplicat pentru a distribui mai eficient fondurile (Guo et.al). De fapt, un semn distinctiv al biomimetismului este eforturile sale către durabilitate. Obiectivele domeniului includ „construirea de jos în sus, auto-asamblarea, optimizarea mai degrabă decât maximizarea, utilizarea energiei libere, polenizarea încrucișată, îmbrățișarea diversității, adaptarea și evoluția, utilizarea materialelor și proceselor prietenoase cu viața, angajarea în relațiile simbiotice și sporesc biosfera.”

Atenția asupra modului în care natura și-a creat materialele poate permite tehnologiei să coexiste mai natural cu pământul nostru și atrage atenția asupra cât de mult a fost deteriorată lumea noastră de tehnologia „nenaturală” (Crawford).

Pe lângă eficiența și durabilitatea ELYTRA, expoziția arată un potențial imens pentru arhitectură și viitorul spațiului public de recreere, datorită capacității sale de a evolua. Structura este ceea ce este cunoscut sub numele de „adăpost receptiv”, cu mulți senzori împletite în ea.

ELYTRA conține două tipuri distincte de senzori care îi permit să colecteze date despre lumea înconjurătoare. Primul tip este camerele termice. Acești senzori detectează anonim mișcarea și activitățile oamenilor care se bucură de umbră.

Al doilea tip de senzor sunt fibrele optice care traversează întreaga expoziție. Aceste fibre colectează informații despre mediul care înconjoară structura, precum și monitorizează microclimatul de sub expoziție. Explorați hărțile de date ale expoziției aici.

Realitatea incredibilă a acestei structuri este că „copertina va crește și își va schimba configurația pe parcursul sezonului V&A Engineering, ca răspuns la datele colectate. Modul în care vizitatorii inhibă pavilionul va fi în cele din urmă informați cum crește copertina și forma noilor componente (Victoria & Albert).”

Stând în interiorul pavilionului Muzeului Victoria și Albert, era clar că structura se va extinde pentru a urma curba micului iaz. Logica simplă de a permite oamenilor care folosesc spațiul să-și determine arhitectura a fost uimitor de profundă.