Bionika na usługach motoryzacji
GM, wnp.pl (AG) - 2008-05-02
Muzeum Sztuki Nowoczesnej (MoMA) w Nowym Jorku wystawia krzesło zaprojektowane przez holenderskiego artystę, Jorisa Laarmana, stworzone z pomocą konstruktora motoryzacyjnego, dr Lothara Harzheima z Ośrodka Konstrukcyjnego GM Europe w Ruesselsheim. Eksponat jest częścią specjalnej wystawy MoMA zatytułowanej "Design a elastyczny umysł".
Aby podkreślić bliskie związki między sztuką, technologią i naturą, organizatorzy wystawy pokazują "Krzesło ze szkieletem bionicznym" obok zawieszenia silnika Opla Vectry, gdyż oba zaprojektowane zostały zgodnie z zasadami bioniki.
Tak zawieszenie silnika, jak i krzesło stworzono z wykorzystaniem specjalnego procesu symulacji komputerowej, opracowanego w roku 1994 przez zespół dr Lothara Harzheima z myślą o nowych markach GME, jak np. Opel/Vauxhall i Saab, w Ruesselsheim.
Bionika to gałąź nauki, która systematycznie analizuje zasady budowy i rozwoju w przyrodzie oraz możliwości ich zastosowania w nowych projektach technologicznych. Struktury naturalne są niezmiernie wytrzymałe i niezawodne, a przy tym wykorzystują minimalne ilości materiałów.
Branża motoryzacyjna wykorzystuje bionikę do tego, by uczynić komponenty wytrzymałymi, niezawodnymi i lekkimi - a więc i sprawniejszymi energetycznie - bez narażania na szwank bezpieczeństwa. Laarman odkrył, iż z tego narzędzia można skorzystać tak, aby opracować elegancką formę, nie zapominając jednak o funkcjonalności.
- Natura jest dla nas doskonałym przykładem, wyjaśnia ekspert ds. bioniki, dr Lothar Harzheim. „Z pomocą programu komputerowego do symulacji biologicznych zasad wzrostu, w GME jesteśmy w stanie zoptymalizować komponenty pojazdu w sposób wielce zbliżony do tego, w jaki drzewo uzupełnia miejsca podlegające dużym obciążeniom dodatkową korą, czy też do tego, w jaki sposób kości zabezpieczają materiał w miejscach niewielkich obciążeń. Artysta może skorzystać z tego narzędzia, aby stworzyć kształty eleganckie, ale i oferujące najlepszą z możliwych funkcjonalność.
W projekcie dr Laarmana powierzchnia siedziska, jak i wielkość, wysokość i pozycję oparcia, a także miejsca styku nóg krzesła, określono z góry. Uwzględniając 9 różnych warunków obciążenia, projektanci GME obliczyli na komputerze optymalną strukturę rozporową krzesła. Joris Laarman Studio w Rotterdam stworzyło krzesło z jednego odlewu aluminium.
Konstruktorzy z Ruesselsheim opracowali specjalny program do symulacji komputerowej, aby zasady wzrostu naturalnego móc również stosować podczas konstruowania komponentów.
- Oprogramowanie symuluje naturalny proces wzrostu. Dodatkowy materiał umieszczany jest w miejscach, w których gałęzie drzewa, rogi jelenia, pazury czy też kości zwierzęcia muszą być szczególnie rozwinięte, a ograniczany w miejscach, w których nie są one poddawane dużym obciążeniom, wyjaśnia dr Lothar Harzheim.
Konstruktorzy GME wykorzystali Optymalizację Wspomaganą Komputerowo do symulacji możliwości tworzenia powierzchni komponentu zgodnie z zasadami rozwoju naturalnego. Wykorzystali również inną metodę pod nazwą Soft Kill Option, aby usunąć zbędny materiał z wnętrza (podobnie, jak w kościach) i stworzyli prawdziwie lekki wzór.
Punktem wyjścia do symulowanego rozwoju naturalnego jest konwencjonalne obliczenie obciążeń z wykorzystaniem metody elementu skończonego. Wynik obliczeń wykorzystywany jest w symulacji rozwoju, co determinuje sposób modyfikacji wzoru z wykorzystaniem zasad rozwoju naturalnego. W oparciu o zmodyfikowany wzór, eksperci motoryzacyjni dokonują ponownych obliczeń rozkładu obciążeń, rozpoczynając tym samym kolejny cykl optymalizacyjny. Proces ten jest powtarzany do czasu uzyskania optymalnego rozkładu obciążeń.
Korzyści płynące z bioniki są oczywiste: Przy zastosowaniu tego samego materiału, zawieszenie silnika Opla zoptymalizowane z wykorzystaniem metody SKO jest 25% lżejsze, a ponadto 60% stabilniejsze, niż jego odpowiednik wykonany w sposób konwencjonalny.
Tak zawieszenie silnika, jak i krzesło stworzono z wykorzystaniem specjalnego procesu symulacji komputerowej, opracowanego w roku 1994 przez zespół dr Lothara Harzheima z myślą o nowych markach GME, jak np. Opel/Vauxhall i Saab, w Ruesselsheim.
Bionika to gałąź nauki, która systematycznie analizuje zasady budowy i rozwoju w przyrodzie oraz możliwości ich zastosowania w nowych projektach technologicznych. Struktury naturalne są niezmiernie wytrzymałe i niezawodne, a przy tym wykorzystują minimalne ilości materiałów.
Branża motoryzacyjna wykorzystuje bionikę do tego, by uczynić komponenty wytrzymałymi, niezawodnymi i lekkimi - a więc i sprawniejszymi energetycznie - bez narażania na szwank bezpieczeństwa. Laarman odkrył, iż z tego narzędzia można skorzystać tak, aby opracować elegancką formę, nie zapominając jednak o funkcjonalności.
- Natura jest dla nas doskonałym przykładem, wyjaśnia ekspert ds. bioniki, dr Lothar Harzheim. „Z pomocą programu komputerowego do symulacji biologicznych zasad wzrostu, w GME jesteśmy w stanie zoptymalizować komponenty pojazdu w sposób wielce zbliżony do tego, w jaki drzewo uzupełnia miejsca podlegające dużym obciążeniom dodatkową korą, czy też do tego, w jaki sposób kości zabezpieczają materiał w miejscach niewielkich obciążeń. Artysta może skorzystać z tego narzędzia, aby stworzyć kształty eleganckie, ale i oferujące najlepszą z możliwych funkcjonalność.
W projekcie dr Laarmana powierzchnia siedziska, jak i wielkość, wysokość i pozycję oparcia, a także miejsca styku nóg krzesła, określono z góry. Uwzględniając 9 różnych warunków obciążenia, projektanci GME obliczyli na komputerze optymalną strukturę rozporową krzesła. Joris Laarman Studio w Rotterdam stworzyło krzesło z jednego odlewu aluminium.
Konstruktorzy z Ruesselsheim opracowali specjalny program do symulacji komputerowej, aby zasady wzrostu naturalnego móc również stosować podczas konstruowania komponentów.
- Oprogramowanie symuluje naturalny proces wzrostu. Dodatkowy materiał umieszczany jest w miejscach, w których gałęzie drzewa, rogi jelenia, pazury czy też kości zwierzęcia muszą być szczególnie rozwinięte, a ograniczany w miejscach, w których nie są one poddawane dużym obciążeniom, wyjaśnia dr Lothar Harzheim.
Konstruktorzy GME wykorzystali Optymalizację Wspomaganą Komputerowo do symulacji możliwości tworzenia powierzchni komponentu zgodnie z zasadami rozwoju naturalnego. Wykorzystali również inną metodę pod nazwą Soft Kill Option, aby usunąć zbędny materiał z wnętrza (podobnie, jak w kościach) i stworzyli prawdziwie lekki wzór.
Punktem wyjścia do symulowanego rozwoju naturalnego jest konwencjonalne obliczenie obciążeń z wykorzystaniem metody elementu skończonego. Wynik obliczeń wykorzystywany jest w symulacji rozwoju, co determinuje sposób modyfikacji wzoru z wykorzystaniem zasad rozwoju naturalnego. W oparciu o zmodyfikowany wzór, eksperci motoryzacyjni dokonują ponownych obliczeń rozkładu obciążeń, rozpoczynając tym samym kolejny cykl optymalizacyjny. Proces ten jest powtarzany do czasu uzyskania optymalnego rozkładu obciążeń.
Korzyści płynące z bioniki są oczywiste: Przy zastosowaniu tego samego materiału, zawieszenie silnika Opla zoptymalizowane z wykorzystaniem metody SKO jest 25% lżejsze, a ponadto 60% stabilniejsze, niż jego odpowiednik wykonany w sposób konwencjonalny.