מאת: לירון דן
תוכנת סימולציה, המאפשרת תכנון אופטימאלי של מוצרים קלי משקל, בעלי שימוש מזערי בחומר ועמידות גבוהה לעומסים, מחקה מנגנוני צמיחה ביולוגיים בהם נוסף ונגרע חומר ממבנים על פי העומסים בסביבה.
בעצים ובעצמות ניתן לזהות תוספת של חומר באזורים חלשים החשופים לעומסים מצד אחד, וגריעה של חומר באזורים בהם אין עומס והחומר מיותר מצד שני. על בסיס תופעה זו פותחה תוכנת אופטימיזציה, המעניקה אפשרויות חדשות ואינסופיות למהנדסים ולמעצבים להעתיק לא רק את צורותיו הרבגוניות והאסתטיות של הטבע, אלא גם ליצור מבנים יעילים יותר מאלה שתוכננו בעבר.החוקרים הגרמניים, דר' פרופ' קלאוס מטק וד"ר לותר הרצהיים, העמיקו את הגילויים לידי פרקטיקה, בעזרת המכון למחקר ופיתוח בינלאומי Adam Opel GmbH וחברת ג'נרל מוטורס. הצוות פיתח תוכנת סימולציה לתכנון חלקים ומוצרים תעשייתיים, המחקה אבולוציה של צמיחה ביולוגית, ומציעה שימוש יעיל של חומר על ידי הוספת חומר במקומות בהם יש צורך בחיזוק וגריעת חומר ממקומות בהם אין צורך בחיזוק.
כמעט כל ייצור חי בטבע נמצא בתחרות על אנרגיה ועל מקום לחיות, ורק בעלי צריכה מינימאלית של חומר ואנרגיה זוכים לשרוד. עקרונות של עיצוב קל משקל נמצאים כמעט בכל מבנה נושא משקל המצוי בטבע, לדוגמה: עצמות מסוגלות להגיב ולהתאים את צורתן בהתאם לעומס הנצבר במהלך תפקודן. כלומר, אזורי עומס, בהם מופעל לחץ על העצם, הופכים להיות חזקים יותר מבחינה מבנית וחומרית, מאשר איזורים שהעומס בהם קל יותר.
מנגנון הגדילה בטבע הועתק והותאם לתוכנת ה-SKO, על מנת לאפשר למהנדסים ולמעצבים תעשייתיים שיטה יעילה, המבטיחה יצירת חלקים או מוצרים קלי משקל, שיעמדו בעומסים הצפויים תוך שימוש מינימאלי בחומר.
קולקציית ה Bone Furniture של סטודיו Joris Laarman Lab רתמה את התוכנה לטובת עיצוב סדרת מוצרים חדשנית להפליא. הסטודיו עסק, לכאורה, בעיצוב מוצרים פשוטים ומוכרים: כסא, שולחן, שידה. אך המחקר המרתק של צורה וחומר מתח את גבולות הטכנולוגיה והחומר שנראו בעיצוב מוצר עד היום.
"העידן הדיגיטלי שלנו מאפשר לא רק להתייחס לצורותיו המסוגננות של הטבע, אלא גם ממש לקחת את העקרונות התומכים על מנת לייצר צורות בדומה לתהליך אבולוציוני."
סדרת רהיטי העצם מונה שבעה רהיטים מעוצבים, כל אחד מחומר שונה, כולם בזכות תכנון דיגיטלי. כסא ה-Bone Chair נוצר על ידי הכנת תבנית קראמית, אשר יוצרה בהדפסה תלת ממדית ואפשרה יציקת אלומיניום בתבנית העשויה מחלק אחד בלבד! הכסא החלול (בעובי של כ-10 מ"מ), מסוגל לשאת משקל רב יותר מאשר כסא רגיל, אך שוקל פחות ממנו באופן משמעותי. The Chaise chair יוצר בהזרקת שרף פוליאוריטן עמידUV בדרגת קשיות של 90 שור - כך שהוא רך דיו כדי לקבל את צורת הגוף של היושב. כסאות ה-Rocker וה- Arm Chair נוצקו מאבקת שיש ושרף, והורכבו מ-91 חתיכות תלת ממדיות אשר חוברו יחד על ידי אינספור ברגים. שידת ה-Branch נוצקה מברונזה (סגסוגת מתכתית שעיקרה נחושת ובדיל), ושולחן הגשר יוצר מגוש אלומיניום שכורסם בטכנולוגיית CNC (עיבוד שבבי) אליו חובר משטח עליון עשוי קרביד הטונגסטן.
התוכנה המהפכנית מגשרת על הפער בין מבנים כבדים ומסיביים לבין מבנים יעילים אנרגטית וחומרית.
במציאות בה משאבי הטבע מתדלדלים, מתפתחות טכנולוגיות המושפעות ממחקרים ביולוגיים בקצב מהיר, הן הופכות נגישות יותר ויותר, ומאפשרות לנו לתכנן מבנים שמעולם לא דמיינו שיוכלו להתממש.
למידע נוסף
למידע נוסף
A. Baumgartner, L. Harzheim and C. Mattheck, “SK0 (soft kill option): the biologicalway to find an optimum structure topology”, 1992, ht J Fatigue 14 No 6 pp 387-393
