یک انقلاب بیومیمتیک که ساخت و ساز پایدار امروز و فراتر از آن را به پیش می برد

برای برخی، کمال طبیعت، امضای یک نیروی الهی را آشکار می کند، چیزی که تبیین های عقل، را به چالش می کشد. نتیجه میلیون ها سال سازگاری و تکامل، ساختارها و موجودات طبیعی با کارایی عمل می کنند که تحسین ، آن سخت است. به نظر می رسد هر فرمی هدف دقیقی دارد و نبوغ را به نمایش می گذارد که در آن عملکرد و زیبایی به طور هماهنگ وجود دارند. از برگ ها گرفته تا کوچکترین موجودات، طبیعت از منطق بی عیب و نقص اقتصادی و دقت پیروی می کند و ضایعات را از بین می برد. این نشان می دهد که سادگی اغلب خالص ترین بیان پیچیدگی است. به ،وان مثال، درختان برای به حدا،ر رساندن قدرت و پایداری رشد می کنند و در عین حال استفاده از منابع را به حداقل می رسانند. این کارایی ساختاری با تراز ، الیاف در مسیرهای حدا،ر کشش و شکل دادن به تنه و شاخه ها برای توزیع بهینه بارها به دست می آید. این گواهی بر این واقعیت است که طبیعت، بیش از هر چیز، یک مهندس چیره دست است.

تلاش برای درک و الهام گرفتن از این ساختارهای طبیعی از دیرباز در معماری رایج بوده است. به ،وان مثال، جنبش هنر نو در اوا، قرن نوزدهم، ،اصر طبیعی را به شکل های سیال و زینتی تبدیل کرد، همانطور که در آثار آنتونی گائودی دیده می شود، که خطوط و ساختارهای ارگ،ک را در بر می گیرد که گیاهان و استخوان ها را تداعی می کند. فری اتو، پیشگام طراحی بیومورفیک، فراتر از زیبایی شناسی رفت و اصول ساختاری طبیعی مانند ساختارهای کششی سبک وزن و کارآمد غرفه نیلوفر آبی را با الهام از آناتومی برگ ها تکرار کرد.

یک مثال معاصر از آن می آید قوی از نظر فرم، که فناوری نوآورانه Woodflow را با الهام از بهینه سازی ساختاری موجود در درختان و سایر سیستم های طبیعی توسعه داد. Woodflow اصول کارایی و قدرت طبیعت را به راه حل هایی با کارایی بالا تبدیل می کند. که در صنایع ساخت و ساز و خودرو به کار می رود، پایداری را با نوآوری ،یب می کند و جایگزین های سبک، بادوام و سازگار با محیط زیست را ارائه می دهد که استانداردهای طراحی و مهندسی را بازتعریف می کند. همانطور که آندرس میتنیک، مدیر عامل شرکت Strong by Form به اشتراک گذاشت، "کارآیی چشمگیر طبیعت ما را به تقلید از توانایی درختان برای ایجاد انعطاف پذیری با حداقل استفاده از مواد الهام داد."

وقتی به یک درخت نگاه می کنید، به ندرت یک خط مستقیم را می بینید. در عوض، اشکالی را می بینید که توسط طبیعت طراحی شده اند تا به طور موثر در برابر نیروهایی مانند باد و گرانش مقاومت کنند. درختان با تراز ، الیاف خود در امتداد مسیرهای ساختاری و معرفی منحنی هایی که بارها را توزیع می کنند و با حداقل مواد انعطاف پذیری ایجاد می کنند، به این امر دست می یابند.

برای به دست آوردن این انعطاف پذیری طبیعی، این شرکت "چوب سه بعدی" را توسعه داد - یک کامپوزیت چوبی لایه ای که جریان تنش ها را در هر لایه تقلید می کند و الیاف را برای تقویت مسیرهای ساختاری تراز می کند. آندرس می گوید: «با ،یب بهینه سازی شکل با معماری فیبر، ما ماده ای را ایجاد کرده ایم که از نظر ساختاری بسیار شبیه یک درخت عمل می کند و بارها را به طور موثر توزیع می کند و در عین حال سبک وزن باقی می ماند». این رویکرد مهندسی بیومیمتیک باعث ایجاد Woodflow شد، فناوری که قادر به تولید اجزای مبتنی بر چوب است که با عملکرد فولاد و بتن رقابت می کند.

تولید پیشرفته با پایداری روبرو می شود

این فناوری بهینه سازی دیجیتال، ساخت پیشرفته و علم مواد را ادغام می کند تا طراحی سازه را متحول کند. با استفاده از الگوریتم های پیچیده، مسیرهای بار و شرایط تنش را برای بهینه سازی توزیع مواد شبیه سازی می کند و هندسه های بیومیمتیکی ایجاد می کند که نسبت های مقاومت به وزن استثنایی را ارائه می کنند. این سیستم از مواد ناهمسانگرد مانند بیوکامپوزیت ها و الیاف طبیعی استفاده می کند و خواص آنها را با جریان های تنش ساختاری همسو می کند تا عملکرد را در عین به حداقل رساندن ضایعات افزایش دهد.

روش های ساخت دقیق، از جمله چاپ سه بعدی و ساخت خودکار، این طرح های بهینه شده را به واقعیت تبدیل می کنند و مصرف مواد را تا ۷۵ درصد در مقایسه با روش های معمول کاهش می دهند. نتیجه یک سیستم ساخت و ساز پایدار و مقیاس پذیر است که کارایی ساختاری، تطبیق پذیری زیبایی شناختی و کاهش قابل توجه کربن تجسم یافته را ،یب می کند. این فرآیند که برای تولید در مقیاس صنعتی طراحی شده است، به طور یکپارچه پل های طراحی و ساخت را ایجاد می کند و امکان ایجاد میلیون ها متر مربع در سال را فراهم می کند.

اتوماسیون در فرآیند ما نقش اساسی دارد و به ما این امکان را می دهد که فرآیندهای آهسته تر و دستی را که مانع رسیدن بسیاری از مواد جدید به حجم صنعتی می شوند، دور بزنیم.

برنامه های کاربردی از زیرساخت تا نوآوری خودرو

سازگاری فناوری Woodflow آن را برای کاربردهای مختلف من، می کند و از قابلیت های سبک وزن و استحکام بالا استفاده می کند. سه حوزه اصلی تمرکز عبارتند از:

• Woodflow-Skin برای روکش ف،ی: یک راه حل روکش ف،ی برای فضاهای داخلی و نما که معماران را قادر می سازد طرح های پیچیده و آزاد با زیبایی طبیعی چوب ایجاد کنند. در مقایسه با مواد سنتی مانند فایبرگ،، پلیمرها و ف،، جایگزینی پایدار را بدون به خطر انداختن زیبایی شناسی یا عملکرد ارائه می دهد. این راه حل بصری چشمگیر و سازگار با محیط زیست که به تازگی در بازسازی لابی شرکتی CMPC استفاده شده است، با اه، زیست محیطی هماهنگ است.
• Woodflow-Core برای اجزای ساختاری: این قطعه با نسبت استحکام به وزن که دهانه های تا 10 متر را پشتیب، می کند، برای ساختمان های بزرگ ایده آل است. جایگزینی دال های بتنی سنتی با Woodflow-Core پتانسیل بسیار زیادی برای کاهش انتشار CO2 دارد که در صورت مقیاس جه،، سالانه 0.3 تا 0.5 گیگاتن ،ن زده می شود. همانطور که تیم اشاره کرد، "جایگزینی 30 میلیون متر مربع بتن با Woodflow-Core می تواند از انتشار قابل توجه CO2 جلوگیری کند.
• Woodflow Motion برای استفاده در خودرو: این فناوری که برای جایگزینی ف،ات و پ،تیک ها طراحی شده است، قصد دارد انقلابی در تولید خودرو ایجاد کند. سبک تر از آلومینیوم و پایدارتر، Woodflow Motion نتایج امیدوارکننده ای را در آزمایش های خودروی BMW در حال انجام نشان داده است. یافته های اولیه نشان می دهد که نسبت استحکام به وزن بالای Woodflow با استانداردهای سخت گیرانه خودرو مطابقت دارد و در عین حال انتشار گازهای گلخانه ای را تا ۵۰ درصد در مقایسه با آلومینیوم کاهش می دهد که نشان دهنده پیشرفت در تولید خودروهای پایدار است.

یک کاتالیزور برای تحول صنعت

به گفته آندرس، آینده Woodflow در مقیاس پذیری، سازگاری و پتانسیل آن برای کاربردهای متنوع نهفته است. Strong by Form در حال اصلاح فرآیندهای تولید خود است تا این فناوری را به یک جایگزین من، در مقیاس بزرگ برای مواد معمولی تبدیل کند. یک پیشرفت قابل توجه، تکرار موفقیت آمیز اجزای ف،ی مهر و موم شده بود که باعث شد قطعات Woodflow به جای اجزای سنتی بدون طراحی مجدد گسترده مورد استفاده قرار گیرند.

برای بخش ساخت و ساز به طور سنتی محافظه کار، Woodflow ثابت می کند که نوآوری و پایداری می توانند در کنار هم وجود داشته باشند. به ،وان یک ماده زیستی، سبک وزن و قابل استفاده مجدد، با حرکت گسترده تر صنعت به سمت پایداری همسو می شود. یک نوآوری کلیدی، نقش آن در پیش ساخته، افزایش بهره وری از طریق امکان ساخت و ساز در محیط های کنترل شده با ضایعات کمتر و بهره وری بیشتر از منابع است. Woodflow-Core نمونه ای از این موضوع است و وزن اجزای سازه و تقاضا برای تیرها، ستون ها و پایه ها را کاهش می دهد و در عین حال عملکرد را حفظ می کند.

فراتر از مزایای عملکردی، Woodflow کربن را جذب می کند، به طور یکپارچه در شیوه های طراحی پایدار ادغام می شود و الهام بخش انتخاب های سبزتر در بین طراحان و سازندگان است. با این رویکرد، نه تنها به یک ماده جایگزین، بلکه به یک کاتالیزور برای تحول صنعت تبدیل می شود و استانداردهای جدیدی از کارایی و پایداری را تعیین می کند.