Бионика в дизайне: Бионика в интерьере

описание и фото-примеры – Rehouz

≡ Содержание:

Стиль Бионика в интерьере

Бионика относительно новый стиль в архитектуре и дизайне интерьеров. Его суть заключается в тесной связи природы и новых научных и технологических достижений.
Урбанизация, стремительное развитие строительного рынка материалов и технологий, дали жизнь новому, необычному стилю. Он начал зарождаться в Европе, в 20-х годах прошлого столетия, а в 70-х был признан как самостоятельный стиль.

Стиль бионика в интерьере

Основная идея стиля — перенесение в интерьер предметов и мотивов, имитирующих объекты живой природы. Бионический дизайн в интерьере является наиболее прогрессивным, и одновременно естественным и близким к природе направлением.

Характерные черты Бионики

— При создании дизайна интерьера в стиле бионика, преимущественно используется светлая цветовая гамма (натуральные, природные оттенки) в отделке и оформлении.
— В интерьере стиля нет привычного разграничения и зонирования пространства, острых углов и строгих линий. Бионика стремится объединить жилое пространство, так, чтобы одна комната плавно перетекала в другую.
— Ярко выраженное структурное строение (ячейки, соты, поры, пузырьки воды) используется в бионике повсеместно — для перегородок, мебели, декора…
— Оформление интерьера в бионическом стиле происходит по принципу модульных конструкций. Т.е. предметные комбинации в пространстве помещения, реализуются в довольно широком диапазоне путем различных построений – по форме, цвету, формированию вертикальных и горизонтальных рядов.
Концепция бионики строится на утверждении, что естественные формы окружающей природы являются совершенными, поэтому текстуры и декоративные элементы интерьера повторяются в стиле с той же гармоничностью, какая свойственна природе.

Отделка и материалы

Для оформления интерьера в стиле бионики могут применяться как новейшие материалы: смарт-стекло, мдф-панели, а также полимерные материалы (гибкий камень, древесный композит, жидкие обои), так и привычные: дерево, металл, текстиль, кожа, керамика. Приветствуются зеркальные, полупрозрачные и глянцевые поверхности.

Мебель в бионическом стиле

Стилевая мебель, как правило, имеет обтекаемые формы, приятна по тактильным ощущениям, практична, эргономична и функциональна.
Стандартная мебель вряд ли впишется в такой стиль, поэтому лучше обратиться к дизайнерским проектам либо заказать её изготовление по собственным эскизам.

Освещение

Хорошее освещение является важным аспектом в бионике. Его должно быть много, ведь именно свет подчеркивает объем, пространство и форму. Большие окна и встроенные светильники помогут грамотно решить этот вопрос.

Текстиль и декор

Текстиль и декор должны быть соответствующие, стилевые. Шторы на окнах скорее будут неуместны, ведь это лишняя преграда естественному свету. Если такая преграда все же требуется, лучше отдать предпочтение современным, практичным жалюзи, светлых расцветок.
В качестве декора отлично подойдут креативные кадки с неприхотливыми комнатными растениями, оригинальные вазы с цветами…
И также общую картину могут дополнить эксклюзивные статуэтки, кубки, награды — которые еще подчеркнут неповторимость интерьера.

Стиль бионика в интерьере фото

Стиль Бионика в интерьере загородного домаСтиль Бионика в интерьере квартирыБионика в гостиной комнатеКухня в стиле бионикаСпальная в стиле бионика

Такой незаурядный и прогрессивный стиль призван сделать помещение уникальным, оригинальным, функционально продуманным и максимально комфортным.

+ Похожие стили:

≡ Стили интерьера, полный список с фото →

0 0 голос

Рейтинг статьи

Стиль бионика в интерьере – дизайн, особенности, фото

Стиль бионика в домашнем интерьере отличается футуристической фантазией, необычными инновациями в воплощении природных форм, эстетичностью, эргономичной функциональностью. Бионика – это замечательная идея подсмотреть в природе образы для их воплощения в дизайне помещений.

Голос природы в интерьере

Научный термин «бионика» происходит от слова «бион» – ячейка жизни. А сам стиль основан на единении передовых современных технологий с естественными законами природы, перенесенными в интерьер.

Однако бионика – это не просто копирование природных форм и объектов. Это органичная связь, простота и выразительная пластичность, минимум ресурсов для максимума комфортной функциональности и удобства. Концепция бионики зиждется на утверждении, что естественные формы окружающей природы являются совершенными, поэтому текстуры, декоративные элементы интерьера повторяются в стиле с той гармоничностью, какая свойственна природе.

В интерьере стиля нет четкого разграничения и зонирования пространства, нет острых углов и монотонности цвета. Есть недосказанная красота, массивность форм, плавность линий, иллюзия движений в естественной обтекаемости деталей.

Отражение природной среды в интерьерном стиле бионика подразумевает невероятные и фантастические задумки. Например, дом как продолжение холмистого склона, кресло с сетчатой структурой, напоминающей воздушную дымку, стены – пчелиные соты, шкаф – пещера.

Использование новейших строительных технологий и материалов с уникальными свойствами, обустройство интерьера, создаваемое по аналогии с объектами живой природы, – это, пожалуй, наиболее значимые характеристики бионики в дизайне.

Специфика стиля

Живая природа не изобилует четкостью линий и назойливостью цвета. И для бионики в интерьере также не свойственны пестрота красок и выраженность объемов. В качестве примера можно привести полупрозрачную и легкую стеклянную ширму, малозаметную в комнате, блестящий стальной смеситель, сливающийся со струей воды.

Бионика в интерьерном дизайне является своеобразным отражением естественной среды. Прямых углов и идеально ровных линий в природе практически не существует. Нерукотворные природные объекты отличаются текучестью очертаний и округлостью линий. Исключение – природные кристаллы. Но даже повторяющаяся в интерьере линейная строгость строения кристаллической решетки должна органично гармонировать с остальными предметами декора.

В то же время бионика поддерживает модные тенденции. Ныне на пике популярности квартиры-студии. Зонирование в них весьма условно. Зоны разграничивают цветом, отделяют ширмой или полустенкой.

Удобство в стиле бионика подчас создают эргономичные и простые предметы обстановки. Ванна, напоминающая по форме раскрытую морскую раковину, умывальник в виде распустившегося цветка, стол – морской атолл.

Текстуры и материалы

Бионика в стильном интерьере находит применение для целого ряда инновационных материалов. Сплавы металлов, полимеры, стекло в сочетании с натуральными кожей, камнем, шерстью, шелком, льном создают удивительно гармоничные дизайнерские содружества традиций и высоких технологий.

Соприкасаясь с предметами в любом интерьерном стиле, вы получаете позитивный (а иногда и негативный) опыт сенсорных ощущений. Мягкая мебель, обтекаемость и плавность форм стиля бионика порождают торжество тактильных чувств при взаимодействии с текстурой материалов, составляющих интерьер.

Оригинальность при оформлении помещений в стиле бионика усиливается ярко выраженным структурным строением деталей: ячейки, пузырьки воды, рисунки веток и трав. Кроме того, уменьшение веса дизайнерских аксессуаров в некоторых случаях придает особую прочность элементам. Например, стильное кресло из термопластика с пористой структурой имеет вес вдвое меньше обычного предмета мебели.

Цвет и свет

Для бионики в дизайне характерна исключительно натуральная палитра (преимущественно белый и его оттенки – молочный, бежевый светло-серый, цвет слоновой кости). Цвета небесной сини, зелени, воды, песка, коры деревьев также востребованы. Алый, лимонный, лазурный возможны в интерьерных акцентах стиля.

В стиле приветствуются разные источники освещения. Зеркальные и глянцевые поверхности с их отражающей способностью задействуют для получения мягких бликов.

Мебель и декор

Оформление интерьера в стиле бионика по принципу модульных конструкций – одно из его характерных свойств. Предметные комбинации в пространстве обыгрываются в достаточно широком диапазоне путем различных построений – по форме, цвету, формированию вертикальных и горизонтальных рядов.

В стиле бионика уместны ироничные предметы декора и обстановки. Часы в виде капли, которая «стекает» по стене (ассоциации с известной картиной С. Дали), диванчик-спонж в гостиной наверняка порадуют своей неординарностью.

На основе гармоничных идей, позаимствованных у природы, бионика, используемая в интерьере, призвана сделать помещение функционально продуманным и максимально комфортным.

Еще статьи по теме:

Стиль бионика в интерьере: основы и особенности

На стыке природы и технологий — основная идея стиля бионика. О основах, особенностях и примерах в интерьере, читайте в нашей статье.

«У природы нет прямых линий», — упрямо заявлял гениальный испанский архитектор Антонио Гауди, чей знаменитый проект — Искупительный Храм Святого Семейства, который часто для краткости именуют просто Sagrada Familia, — знаком всем, кто хоть раз в жизни бывал в Барселоне.

Стиль бионика в интерьере

Гауди часто называют если не основоположником стиля бионика, то, по крайней мере, одним из тех, кто первым попробовал воплотить в архитектуре природные формы. Наблюдая за безупречным строением растений, он использовал те же принципы в своих зданиях. Никаких углов и прямых линий — только закругленные формы, только естественность. Созданные им дома кажутся не делом рук человека, а, скорее уж, какой-то сказочной пещерой с прихотливыми изгибами пространства.

Собственно, то, что верно для зданий Гауди, подходит и для описания всего стиля в целом. Бионика смиренно наблюдает за гениальными в своей простоте природными решениями, беря от них все самое лучшее, а затем осмеливается сделать подобие той же конструкции собственноручно.

Речь идет не только о художественном, но и об инженерном перенимании: природа не только красива, но и весьма практична, что также играет на руку новому стилю. Так, считается, что технология постройки высотных сооружений во многом заимствована у строения стеблей растений.

Разумеется, бионика не просто слепо перенимает все у природы: по своей сути она сочетает обращение к естественности с использованием новейших технологий. В итоге мы получаем диковинный и местами даже футуристический вид интерьера.

Бионика не любит малые формы и узкие помещения: чтобы развернуться, этому стилю нужен простор и масштаб. Но в интерьере бионика отнюдь не выглядит громоздко, наоборот, благодаря плавности линий и кажущейся легкости материи создается ощущение наполненности воздухом, свободы.

В бионике предпочтительны пастельные тона, что также делает комнату более светлой, визуально увеличивая пространство. В этом стиле внимание уделяется не только внешнему лоску, но также и комфорту проживающего здесь человека.

Благодаря тому, что формы странно перетекают одна в другую, бионика предоставляет огромное пространство для различных оптический иллюзий: все зависит от угла зрения, и в каждой точке комнаты интерьер предстает совершенно иначе.

Бионика, по сути, изначально сочетающая в себе абсолютно не сочетаемые элементы — природу и высокие технологии, — сохраняет игру контрастов и в дальнейшем. Она одновременно олицетворяет и непрестанное движение, динамичность, и покой: ощущение того, что все движется, создают перетекающие формы, но спокойные, неагрессивные цвета и наполненность воздухом в то же время делают пространство статичным.

В бионике немаловажную роль играет освещение: от того, как ляжет свет, зависит игра теней в комнате и то, как она будет выглядеть в целом. Разнообразные модерновые светильники и встроенные в стены и потолок световые элементы играют свою роль в создании атмосферы.

Несмотря на то, что данный стиль отдает предпочтение спокойным тонам, его никак нельзя назвать однотонным и тем более скучным: мы имеет дело не с простой белой стеной, а со сложной композицией, в которой просчитано каждое движение материи. Как и сказано выше, тени, падающие от светильников, а также от необычных элементов интерьера, также по-своему окрашивают поверхность.

Бионика как никакой другой стиль располагает к размышлениям: ее индивидуальность, упрямо заявляющая о себе, напоминает о нежной и в то же время несгибаемой силе природы.

Фотографии: brainberries.co, www.sadog.kz, www.prostocomfort.com.ua, art-galvanoplastika.ru, www.designdebut.ru. 

интерьер

Стиль бионика в интерьере — особенности оформления

Главная / Дизайн потолка / Использование в интерьере стиля бионика

Одним из наиболее связанных с природой и близким ей по духу является стиль бионика – относительно новый тренд декора в интерьере. Зародившийся еще в двадцатых годах и получивший самостоятельное название в семидесятых, этот стиль стал воплощением проникновения природы в наш повседневный быт.

Особенности

Оформление такого плана очень интересно выглядит и стоит недешево. В основном – из-за необычности форм всех окружающих вас предметов. Плавные переходы из одной части помещения в другую, изогнутые линии без острых углов – все это суть бионики. Помимо этого, у данного направления в дизайне есть другие важные особенности:

• Отсутствие привычного нам четкого зонирования пространства – все части помещения плавно перетекают одна в другую.
• Чётко выраженная структура в виде сот, ячеек или пузырей – близких к природным компонентов, которые используются повсеместно – от перегородок до предметов обстановки.
• Такому оформлению требуется большое пространство – на небольших площадях достаточно сложно воспроизвести все сложные формы, обычно используемые при декорировании помещений.
• Близкие к природе цвета оформления – преимущественно светлые натуральные оттенки.
• Обычно поверхности окрашены однотонно, без узоров и орнаментов. Однако, это не делает помещение скучным, так как ни одна плоскость не будет простой поверхностью – все они представляют собой сложные конструкции или композиции разных форм.
• Модульная структура пространства – все предметы могут комбинироваться или объединяться в группы по принципу построения – вертикальные или горизонтальные линии, ячеистая структура и так далее.
• Гармоничное сочетание фактур и цветов, свойственное живой природе.

С учетом всех этих особенностей, построить интерьер в стиле бионика очень непросто. Это не просто декор, это целая архитектурная наука, которую непросто освоить.

Материалы отделки

Так как этот стиль позиционируется максимально близко к природе, все используемые материалы должны быть предпочтительно натуральными. Особенно хорошо вписываются в подобные интерьеры дерево, камень и другие похожие материалы. Однако, у бионики есть и другая форма – наиболее современная. Здесь применяется другой подход.

В этом случае, необходимо использовать все последние достижения современной промышленности, поставляющей отделочные материалы. Поэтому, самые новые виды отделки будут наиболее актуальны – трёхмерные панели для стен, натяжные потолки причудливых форм, покрытия для пола из полимеров и другие подобные покрытия. Именно огни позволяют в полной мере воплотить стиль бионика в интерьере.

Мебель и предметы обстановки

Плавные изогнутые формы используются не только в отделке стен или потолков. Вся мебель бионического стиля также будет необычных очертаний. Она нестандартных форм и вряд ли можно найти все необходимые предметы в обычном мебельном магазине – придется покупать что-то на заказ. Она должна быть красива, приятна по тактильным ощущениям и функциональна.

Важно правильно выдержать сочетания цветов обстановки и отделки –ь все тона должны перетекать один в другой, создавая целостную картину. Очертания мебели и предметов обстановки также повторяют контуры оформления стен и потолков. Это, как застывшее движение – линии плавные, углы скругленные, а симметрия практически отсутствует.

Освещение

Очень важная роль в этом стиле отводится освещению. Свет должен быть мягким, но, его должно быть много – везде создаются тени и они по своему окрашивают помещение. Привычные формы изменяют свои очертания под воздействием света и создается особенное настроение. Светильники могут быт разных видов – встроенные, подвесные, настенные и любые другие. Главное – отсутствие привычных очертаний и обыденности.  Окна большие, не закрытые занавесками или прикрытые современными шторами модульной конструкции.

Примеры

Сложно описать словами традиционный интерьер в этом стиле. Таких просто нет, так как есть лишь несколько основных правил декорирования, на основе которых каждый интерьер строится индивидуально. Поэтому, ниже приведено несколько фотографий, демонстрирующих подобный декор, по которым вы сможете составить свое собственное представление об этом стиле.

 

О стиле бионика в интерьере

Современный мир развивается бешеными темпами. Появляется огромное количество новых технологий и в результате в жизни обычного человека становится все меньше природы. Это оказало существенное влияние на развитие стилевых направлений. Все чаще дизайнеры стремятся вернуть человека в природу, а сделать это проще всего с помощью дизайна интерьера.

Так и появилось новое стилевое направление, которое получило название бионика. Этот стиль воплощает собой тесную связь, которая существует между природой и новейшими технологиями. В его основе лежат природные формы и функциональность. Он представляет собой гармонию футуристичности и естественности. И позволяет использовать полезные свойства природы с техническими новинками.

Подробное описание отличительных черт

Слово «бионика» произошло от «бион», что переводится как «ячейка жизни». В свою очередь бион – это название науки, которая изучает как технику и прочие системы можно изменить для улучшения функциональности и эстетичности. А это свойственно живой природе – ее формам, структуре, возможностям, функциям и принципам.

Типичным примером воплощения бионики в жизнь является липучка, которая цепляется практически ко всему. Это свойство тоже было позаимствовано у природы и оказалось очень полезным на деле.

В целом же бионика представляет собой соединение передовых технических мыслей с естественными законами природы на пользу человеку. И если речь идет об оформлении дизайна интерьера, то данное выражение трансформируется в гармоничность и функциональность. В интерьере напрочь отсутствуют прямые линии и острые углы, что очень свойственно естественной природе.

В плане цветовой гаммы в интерьере не должно быть контрастов, но и монотонных цветов тоже быть не должно. В итоге в бионическом пространстве человек никогда не будет чувствовать себя неуютно. Каждый, кого будет окружать такой интерьер, будет чувствовать удобство, практичность и красота. Все это достигается за счет незагроможденности пространства и большого количества естественных источников света. Также бионика подразумевает отсутствие строго зонирования помещения.

Какие материалы используются

Учитывая, что бионика хоть и тесно связана с природой, все материалы в ней могут быть не только натуральными. Самое главное, чтобы они дарили ощущение уюта. При этом внутренней пространство организуется по аналогии живой природы – пчелиный соты или пористая древесина, к примеру. У стульев спинка может имитировать каменную кладку, а напольное покрытие – песчаный пляж.

Главное отличие бионики от прочих стилевых направлений заключается в том, что окружающее пространство максимально схоже с природными элементами. К примеру, смеситель в ванной комнате изготавливают из металла таким образом, чтобы его излив сливался в одно целое с водным потоком. Также из стали могут быть сделаны сиденья стульев. В данном случае сталь используется тонкая, но крепкая. В результате эти элементы мебели не будут бросаться в глаза, но и не затеряются в общем пространстве.

Бионика – это стиль, при создании которого активно используются не только металлы с новой обработкой, но и полимеры. Также в интерьере применяют стекло и, конечно, натуральное дерево. Эти материалы тоже обладают рядом свойств, которые повышают удобство эксплуатации интерьера. К примеру, они могут сохранять тепло или вовсе могут не нагреваться. Больше того, большинство материалов в бионическом интерьере практически не пачкаются и отличаются повышенной прочностью.

О мебели

Выше уже упоминалось, что бионика не терпит острых углов. Из этого следует, что у всех мебельных элементов должны быть обтекаемые формы без углов, об которые можно было бы удариться. По тактильным ощущениям мебель должна быть приятной на ощупь и по внешнему виду должна напоминать о природе.

В любом случае при выборе мебели для бионического интерьера необходимо учитывать такие принципы:

1. Мебель должна органично вписываться в интерьер, быть с ним единым целым.
2. Формы предметов мебели должны быть эргономичными и лаконичными.
3. Допускается использование модульной мебели, но так, чтобы она не нарушала общую гармонию интерьера.

Учитывая эти правила можно будет создать максимально комфортное пространство, которое будет соответствовать стилю бионика.

О цветовой гамме

Для бионического интерьера характерны светлые оттенки и приглушенные тона. Если в интерьере используется белый цвет, то он не должен быть слепящим. Зеленый цвет должен быть максимально природным – любые кислотные оттенки этого цвета запрещены. Главный приоритет – это природная палитра цветов и фактур. Цвет неба, к примеру, снега, воды, деревьев и листвы очень популярны, но при этом они должны сочетаться друг с другом. Конечно, яркие вкрапления допускаются, но их расположение должно быть грамотным.

Видео. Стиль Бионика в Интерьере. Мир дизайна

Бионика в архитектуре и интерьере: советы от Ж.-М. Массо

Чтобы доставлять эстетическую радость и практическое удобство, отдельный предмет или целая постройка должны позаимствовать у природы определённые свойства и способности. Какие именно

На фото:

 

Жан-Мари Массо, выдающийся дизайнер и архитектор современности. Окружающий нас мир богат идеями. Надо просто быть внимательнее, ведь дизайн, подсказанный природой, дарит положительные эмоции и может с успехом заменить психотерапевтов.

Один из самых плодовитых архитекторов и дизайнеров, прославившихся в 2000-е годы, Жан-Мари Массо, в своих проектах следует идеям бионики и технофутуризма. Идеи для дизайна интерьера и архитектуры он призывает подсматривать у природы. Рассмотрим, какими же должны быть предметы мебели, чтобы соответствовать этим принципам.

1 Вписываться в окружающее пространство. В бионике архитектурная постройка или садовая мебель обязательно гармонируют с ландшафтом. Например, бионика предлагает дом, который встраивается в склон холма и плавно продолжает его, или парящий в воздухе отель в виде облака, или — если речь идет о мебели для сада — кресло с каркасом из тонкой сетки, напоминающее нежную дымку с мягкими очертаниями.

На фото:

Бионические предметы мебели — для сада и для дома — составляют гармоничное единство либо с окружающим ландшафтом, либо с интерьером в целом, не споря с ним, а продолжая «заданную тему».

2 Мимикрировать и растворяться в ландшафте или интерьере. Назойливые акценты не свойственны живой природе, поэтому и бионика в интерьере не пестрит избытком цветов и объёмов, позволяя пространству всегда оставаться воздушным и лёгким. Диван на тонком каркасе, ширма из дымчатого стекла, смеситель из блестящей стали, будто сливающейся с потоком воды, обозначают своё присутствие, но не навязывают его.

Ширмы из дымчатого стекла, зеркала из сверхтонкого, сиденья на каркасах из закаленного стекла или плетеной стали «парят» и «растворяются» в интерьере

модель Haiku от фабрики Glas italia, дизайн Massaud Jean Marie.

3 Состоять из высокотехнологичных материалов. Архитектурная и предметная бионика активно использует продукты органического синтеза. Полимеры, а также металлы и стекло с новыми необычными свойствами хорошо сочетаются с традиционными «уютными» материалами, и кроме того, придают предметам интерьера высокую прочность и обеспечивают простоту в уборке: к «материалам будущего» не пристаёт грязь, они лёгкие, в зависимости от назначения отлично хранят тепло или, напротив, не нагреваются.

На фото:

Бионика в интерьере не может обойтись без новых высокотехнологичных материалов, которые не только формируют стиль, но и обеспечивают новый уровень комфорта.

4 Обладать природными формами. Силуэты зданий и предметов могут быть обтекаемыми и плавными, как раковины или живые организмы, реже — строгими, как кристаллы, но всегда гармоничными. Криволинейные предметы часто стремятся к форме капли воды, морской звезды, цветка, ортогональные — к призме.

Предметную бионику характеризуют гармоничные формы, заимствованные у природы.

модель Wallace от фабрики Poliform, дизайн Massaud Jean Marie.

5 Дарить тактильные удовольствия. Без них немыслима живая природа, и потому бионика в интерьере ценит мелкие предметы обтекаемой формы, которые будто сами ложатся в руку, круглящиеся формы изделий из пластика, следующие изгибам тела, сплошь состоящие из мягких поверхностей кресла и диваны.

На фото:

Бионическая мягкая мебель — это кресла и диваны, о которые невозможно удариться и в которые так приятно погружаться.

6 Быть лаконичными. Простые формы и ясно читающиеся силуэты диктуются целесообразностью, удобством и эргономикой, будь то силуэт здания или держателя бумаги, похожего на сучок дерева, абрис дивана, напоминающего очертание холма или волны, ванны в виде створки раковины.

В бионике лаконичность, как выражение принципа ненавязчивости, свойственна и предметам мебели, и аксессуарам.

модель Inout от фабрики Cappellini, дизайн Massaud Jean Marie.

7 Демонстрировать природную структуру. Не только внешняя форма, но и связанное с ней «содержание» напоминают о связи с природой. Сферическая постройка внутри предстанет как серия пещер-промоин в мягкой породе, стеклянный призматический стол продемонстрирует ячеистость внутренних отсеков, поверхность кресла из термопластика явит пористую структуру материала.

На фото:

Бионические предметы интерьера часто копируют природный тип структуры — например, ячеистость и пористость.

8 Уметь строиться по модульному принципу. Принцип  пчелиных сот и точно пригнанных друг к другу кристаллов подсказывает такие идеи, как секционные постройки, модульная мебель, которую удобно комбинировать, составлять в ряд по горизонтали или вертикали.

Части модульной мебели соединяются между собой как кристалы одного вещества.

модель EASY BLOCK Sofa от фабрики Offecct, дизайн Massaud Jean Marie.

9 Радовать глаз естественными цветами. Бионика в интерьере приветствует оттенки снега и почвы, зелени, воды и неба, они в бионике самые «ходовые». Как и в естественных условиях, вкрапления ярко-красного или ослепительно-синего делегируются единичным «акцентным» предметам с тонкими силуэтами.

На фото:

Палитра бионического интерьера включает все природные цвета. Важно придерживаться и их природного соотношения: яркие вкрапления допускаются в контексте преобладания цветов почвы, растительности, воды и неба.

10 Будить чувство юмора. Без него самый «умный» дизайн становится холодно-прагматичным. Без толики самоиронии не «сочинить» диван, похожий на спонж и ванну, или скульптуру ростом с оранжерейное дерево, в которую можно высаживать растения.

На фото:

Дизайнерские объекты в бионическом стиле могут соперничать с причудливыми созданиями природы.

Стиль бионика в интерьере

Бионика — относительно новый стиль в архитектуре и дизайне интерьеров. Его суть заключается в тесной связи природы и новых научных и технологических достижений. Урбанизация, стремительное развитие строительного рынка материалов и технологий, дали жизнь новому, необычному стилю. Он начал зарождаться в Европе, в 20-х годах прошлого столетия, а в 70-х был признан как самостоятельный стиль.

Основная идея бионического стиля — перенесение в интерьер предметов и мотивов, имитирующих объекты живой природы. Бионический дизайн в интерьере является наиболее прогрессивным, и одновременно естественным и близким к природе направлением.

Характерные черты бионики

— При создании дизайна интерьера в стиле бионика, преимущественно используется светлая цветовая гамма (натуральные, природные оттенки) в отделке и оформлении.
— В интерьере стиля нет привычного разграничения и зонирования пространства, острых углов и строгих линий. Бионика стремится объединить жилое пространство, так, чтобы одна комната плавно перетекала в другую.
— Ярко выраженное структурное строение (ячейки, соты, поры, пузырьки воды) используется в бионике повсеместно — для перегородок, мебели, декора и т.д.

— Оформление интерьера в бионическом стиле происходит по принципу модульных конструкций. Т.е. предметные комбинации в пространстве помещения, реализуются в довольно широком диапазоне путем различных построений – по форме, цвету, формированию вертикальных и горизонтальных рядов.

Концепция бионики строится на утверждении, что естественные формы окружающей природы являются совершенными, поэтому текстуры и декоративные элементы интерьера повторяются в стиле с той же гармоничностью, какая свойственна природе.

Отделка и материалы

Для оформления интерьера в стиле бионики могут применяться как новейшие материалы: смарт-стекло, мдф-панели, а также полимерные материалы (гибкий камень, древесный композит, жидкие обои), так и привычные: дерево, металл, текстиль, кожа, керамика. Приветствуются зеркальные, полупрозрачные и глянцевые поверхности.

Мебель в бионическом стиле

Стилевая мебель, как правило, имеет обтекаемые формы, приятна по тактильным ощущениям, практична, эргономична и функциональна. Стандартная мебель вряд ли впишется в такой стиль, поэтому лучше обратиться к дизайнерским проектам либо заказать её изготовление по собственным эскизам.

Освещение

Хорошее освещение является важным аспектом в бионике. Его должно быть много, ведь именно свет подчеркивает объем, пространство и форму. Большие окна и встроенные светильники помогут грамотно решить этот вопрос.

Текстиль и декор

Текстиль и декор должны быть соответствующие, стилевые. Шторы на окнах скорее будут неуместны, ведь это лишняя преграда естественному свету. Если такая преграда все же требуется, лучше отдать предпочтение современным, практичным жалюзи, светлых расцветок. В качестве декора отлично подойдут креативные кадки с неприхотливыми комнатными растениями, оригинальные вазы с цветами… И также общую картину могут дополнить эксклюзивные статуэтки, кубки, награды — которые еще подчеркнут неповторимость интерьера.

Такой незаурядный и прогрессивный стиль призван сделать помещение уникальным, оригинальным, функционально продуманным и максимально комфортным.

Bionics: Биологическое понимание механического дизайна

Когда люди сталкиваются с инженерной проблемой, люди часто черпают руководство и вдохновение из мира природы (1). В процессе эволюции организмы экспериментировали с формой и функциями в течение как минимум 3 миллиардов лет до первых манипуляций человека с камнем, костью и рогами. Хотя мы не можем точно знать, в какой степени биологические модели вдохновляли наших ранних предков, более свежие примеры биомиметических конструкций хорошо задокументированы.Например, птицы и летучие мыши сыграли центральную роль в одном из наиболее триумфальных достижений человеческой инженерии — строительстве самолета. В 16 веке Леонардо да Винчи делал наброски для планеров и машущих машин, основываясь на своем анатомическом исследовании птиц. Более 300 лет спустя Отто Лилиенталь построил и пилотировал планеры, которые также были созданы по образцу птиц (2). К сожалению, Лилиенталь умер в одном из своих творений, отчасти потому, что ему не удалось решить сложную проблему, для которой животные в конечном итоге предоставили еще одно важное понимание: как управлять и маневрировать.Механизм деформации крыла, который позволил Орвиллу и Уилбуру Райтам направить свой самолет мимо камер и в учебники истории, как говорят, был вдохновлен наблюдением канюков, парящих возле их дома в Огайо (3).

Возможно, неудивительно, что первые авиационные инженеры были вдохновлены природой, учитывая, что разрыв в характеристиках был настолько большим и очевидным. Поскольку птицы умеют летать, а мы — нет, только самый безрассудный или высокомерный человек мог бы спроектировать летательный аппарат без каких-либо ссылок на естественные аналоги.Однако большинство инженерных проектов успешно реализуются без каких-либо явных ссылок на природу, в значительной степени потому, что естественные аналоги не существуют для большинства механических устройств. Придется искать повсюду натуральный аналог тостера. Тем не менее, в последние годы, похоже, растет интерес со стороны инженеров к заимствованию концепций дизайна у Nature. Дисциплина выросла до такой степени, что книги, статьи, конференции и университетские программы с пометкой Bionics или Biomimetics стали довольно распространенными.К сожалению, для многих американцев первый термин вызывает в воображении образы Человека за шесть миллионов долларов , использующего ноги с ядерным двигателем, чтобы обогнать плохих парней на Porsche. Такие голливудские образы ироничны, потому что мечта многих инженеров-механиков — наделить робота такими же элегантными конечностями и органами чувств, как человеческие, а не наделить людей такими грубыми структурами, как у роботов. Как и в случае с аэродинамикой, биомиметические подходы привлекательны для робототехников, потому что разрыв в производительности между механическими устройствами и их естественными аналогами очень велик.

Одна из причин растущего интереса к Bionics заключается в том, что методы производства намного сложнее, чем раньше. Благодаря нововведениям в области материаловедения, электротехники, химии и молекулярной генетики можно планировать и конструировать сложные структуры на молекулярном или близком к молекулярному уровне. Примеры включают бакиболлы, нанотрубки и множество микроэлектромеханических устройств (MEM), созданных с использованием технологий, заимствованных из индустрии кремниевых чипов.Сами интегральные схемы играют роль в проектах Bionics , направленных на создание интеллектуальных материалов или имитацию движения, поведения и познания животных. Короче говоря, биологические структуры сложны, и мы только сейчас начинаем владеть достаточно сложным набором инструментов, чтобы имитировать характерные черты этой сложности.

Другая причина растущей популярности Bionics заключается просто в том, что мы знаем о том, как работают растения и животные, гораздо больше, чем раньше.Ошеломляющий успех биологии, применяемой на клеточном и субклеточном уровнях, затмил многие существенные достижения в наших знаниях о процессах, которые действуют на более высоких уровнях биологической сложности. Взяв примеры из исследований передвижения животных, биологи теперь понимают, как ящерицы-василиски ходят по воде (4), как пингвины минимизируют сопротивление (5) и как насекомым удается оставаться в воздухе (6, 7) — явления, которые до недавнего времени были плохо изучены. понял. Решение таких головоломок не влияет на мир науки, как, скажем, секвенирование генома человека.Однако они выявляют конкретные взаимосвязи между структурой и функцией и, как таковые, могут оказывать помощь инженерам, столкнувшимся с аналогичными проблемами. Области биологии, которые используют принципы структурной инженерии и механики жидкостей для построения взаимосвязей между структурой и функцией, — это Функциональная морфология или Биомеханика (8). Эти дисциплины особенно полезны для инженеров Bionics , потому что поведение и характеристики природных структур можно охарактеризовать с помощью методов и единиц, которые непосредственно применимы к механическим аналогам. Биомеханика вряд ли новый; Галилей использовал физические принципы, чтобы объяснить, почему кости конечностей крупных млекопитающих пропорционально толще по сравнению с костями мелких млекопитающих. В своей классической книге « On Growth and Form » Дарси Томсон использовал физические законы для объяснения паттернов развития различных растений и животных. Однако в последние годы Biomechanics становится все более сложным, чему способствует ряд методов, включая рентгеновскую кинематографию, атомно-силовую микроскопию, высокоскоростное видео, сономикрометрию, велосиметрию с изображением частиц и анализ конечных элементов.

Один из уроков биомеханических исследований состоит в том, что основные черты биологической структуры могут полностью находиться в пределах ее статической морфологии. Ряд успешных биомиметических дизайнов основывается на продуманной морфологии биологических материалов. Простой и хорошо известный пример — липучка, изобретенная Джорджем де Местралем, который был вдохновлен часами, потраченными впустую на удаление заусенцев с шерсти своей собаки после прогулок по швейцарской деревне. Он разработал взаимодополняющие поверхности крючков и петель, которые с тех пор скрепляют манжеты наших курток.

Еще один пример умной морфологии — лист лотоса. Хотя они живут над мутной водой и не могут активно ухаживать за собой, листья лотоса остаются нетронутыми и очищенными от грязи. Самоочищающаяся способность листьев лотоса является результатом крошечных покрытых воском выпуклостей на их поверхности (9). Когда вода падает на лист, она не растекается и не смачивает поверхность, как на гладких листьях большинства растений, а образует крошечные бусинки на неровной поверхности, которые собирают пыль и грязь по мере их скатывания.Теперь доступна марка красок (Lotusan, ISPO), в которой используется запатентованный «Lotus-Effekt» для очистки вашего дома во время дождя.

Как и многие быстро плавающие морские организмы, акулы платят большие метаболические затраты, чтобы преодолеть сопротивление поверхности своего тела. Чешуя некоторых акул имеет крошечные гребни, идущие параллельно продольной оси тела. Рифленая поверхность тела снижает сопротивление за счет своего воздействия на пограничный слой (10). Покрытия Riblet, смоделированные по образцу кожи акулы, уменьшили расход топлива Airbus 320 при размещении на крыльях и фюзеляже.

Как показывают приведенные выше примеры, инженеры и дизайнеры могут имитировать и использовать биологические структуры при условии, что возможно изготовить искусственный материал с точностью, необходимой для получения желаемого эффекта. В случае синтетической кожи акулы, как только инженеры определили правильную геометрию канавки, было относительно легко формовать пластиковые листы, воспроизводящие узор. Краски для дома, имитирующие листья лотоса, предположительно содержат материал, имитирующий шероховатую поверхность листьев.

Но имитировать биологические структуры не всегда легко. Уловка при выводе на рынок липучки заключалась не в том, чтобы понять, как работает заусенец, а в том, как изготавливать и массово производить поверхности пуха и крючка. Пример, который хорошо иллюстрирует грубость наших методов микротехнологии, — это паучий шелк. Шелк — это белки, секретируемые специализированными железами, обнаруженными у многих групп членистоногих. Более 4000 лет назад китайцы одомашнили моль Bombyx mori , основной источник текстильного шелка.Хотя качество шелка моли было достаточно высоким, чтобы служить питанием для самого старого межконтинентального торгового пути в мировой истории, его свойства бледнеют по сравнению с шелком пауков (11). Пауки делают множество разных видов шелка для различных функций, но большинство исследований сосредоточено на драглайне, который отдельные пауки используют для подъема и опускания своего тела. Этот шелк может растягиваться и растягиваться на 30% без разрывов; он прочнее лучших металлических сплавов или синтетических полимеров. Идея веревок, парашютов и пуленепробиваемых жилетов, сплетенных из паучьего шелка, подтолкнула к поискам генов, кодирующих белки шелка.Знать последовательность генов, состав белков и третичную структуру шелка — это одно; совсем другое его изготовление. Большая часть того, что делает шелк, — это сложные конструкции водопровода и сопел, которые пауки используют для преобразования белка в его функциональную форму. Простая экспрессия протеинов шелка в клеточных линиях или массовый химический синтез протеинов шелка недостаточны для создания элегантных волокон.

Пример паучьего шелка иллюстрирует одно из самых завидных свойств биологических систем: способность создавать структуры в мелком масштабе.Хотя строительные блоки из кости, хряща, кутикулы, слизи и шелка могут быть относительно простыми, они устроены довольно сложным образом. Такая геометрическая сложность возможна, потому что производство, отложение и секреция биологических материалов регулируются на клеточном и субклеточном уровне. Хорошим примером такой структурной сложности является экзоскелет насекомых (12, 13). Кутикула, окружающая насекомое, состоит из одного топологически непрерывного слоя, состоящего из белков, липидов и полисахарида хитина.Перед каждой линькой кутикула секретируется нижележащим слоем эпителиальных клеток. Сложные взаимодействия генов и сигнальных молекул пространственно регулируют точный состав, плотность и ориентацию белков и молекул хитина во время образования кутикулы. Временное регулирование синтеза и отложения белка позволяет создавать сложные слоистые кутикулы, которые демонстрируют прочность композитных материалов.

Результатом такой точной пространственной и временной регуляции является сложный экзоскелет, который тегматизирован в функциональные зоны.Конечности состоят из жестких, жестких трубок из молекулярной фанеры, соединенных сложными соединениями из твердых соединений, разделенных резиновой мембраной. Самым сложным примером сустава членистоногих является шарнир крыла, морфологический центр летного поведения (14). Шарнир состоит из сложного взаимосвязанного клубка из пяти жестких склеротизированных элементов, встроенных в более тонкую и эластичную кутикулу и окаймленных толстыми боковыми стенками грудной клетки. У большинства насекомых мышцы, приводящие в движение крылья, не прикреплены к шарниру.Вместо этого летательные мышцы вызывают небольшие напряжения в стенках грудной клетки, которые затем усиливаются шарниром в большие колебания крыла. Небольшие управляющие мышцы, прикрепленные непосредственно к шарниру, позволяют насекомому изменять движение крыльев во время маневров рулевого управления (15). Хотя свойства материала элементов внутри шарнира действительно замечательны, именно сложность конструкции, а также свойства материала наделяют шарнир крыла его удивительными характеристиками.

Иногда не фактическая морфология наделяет биологическую структуру ее функциональными свойствами, а интеллект, с которым она используется.Интеллект не обязательно подразумевает познание; он может просто отражать способность использовать структуру эффективным и гибким образом. Хотя большинство биологических структур не разумны по человеческим стандартам, они, тем не менее, превосходят большинство кирпичей и двутавровых балок. Хороший пример — крыло насекомого. Инженеры и биологи долго пытались объяснить, как шмель (или любое другое насекомое) остается в воздухе, взмахивая крыльями. Традиционная стационарная аэродинамическая теория основана на жестких крыльях, движущихся с постоянной скоростью.Такая теория не может объяснить силу, необходимую для удержания насекомого в воздухе. Решение этого парадокса заключается не во внутренних свойствах крыльев , , а в том, как насекомые их используют. Махая крыльями вперед и назад, насекомые пользуются нестационарными механизмами, которые создают силы, превышающие те, которые возможны в стационарных условиях (6, 7). Несколько исследовательских групп активно пытаются сконструировать миниатюрные летательные аппараты по образцу насекомых.Их задача — не просто воспроизвести крыло насекомого, но и создать механизм, который так же эффективно взмахивает им.

Интеллектуальные структуры не всегда работают одинаково; они адаптируются к местным функциональным требованиям. Даже самые простые растения и животные чувствуют свой мир, интегрируют информацию и действуют соответственно. Механизмы управления с обратной связью — чрезвычайно важные функции, которые наделяют организмы гибкостью и устойчивостью. Даже растения, у которых отсутствует нервная система, тем не менее могут отрастать листья и ветви к свету, корни к воде или пространственно регулировать рост, чтобы минимизировать механическое напряжение.Функции биологических структур невозможно полностью понять или точно воспроизвести без учета этой сложной динамической обратной связи. Из всех свойств биологических объектов (за исключением, возможно, самовоспроизведения) именно их интеллект и гибкость, возможно, труднее всего воспроизвести в искусственном устройстве.

Следующее десятилетие должно быть захватывающим для области Bionics . Подобно тому, как биологи открывают структурные и физиологические механизмы, лежащие в основе функциональных свойств растений и животных, инженеры начинают разрабатывать набор инструментов для изготовления, который достаточно сложен, чтобы уловить их характерные особенности.По мере того, как разрыв в производительности между биологическими структурами и нашими механическими аналогами сокращается, инженеры могут почувствовать все больший стимул к поиску и принятию концепций дизайна от Nature. Хотя устройства, которые они создают, на первый взгляд могут показаться инопланетными, их происхождение в органическом мире может сделать их странными.

Сноски

• ↵ * Кому следует обращаться с запросами на перепечатку. Электронная почта: flymanmd {at} socrates.berkeley.edu.

• Этот документ представляет собой резюме сессии, представленной на пятом ежегодном симпозиуме «Германо-американские рубежи науки», который проходил 10–13 июня 1999 г. в Фонде Александра фон Гумбольдта в Потсдаме, Германия.

• Авторские права © 1999, Национальная академия наук

Бионика и дизайн — RESOLUTDESIGN

Опубликовано в »Bionik & Design, Kapieren und Raffinieren vs. Kopieren und Frisieren — ein Experimentelles Kooperationsprojekt zwischen UdK Berlin und TU- , 2008

В природе процессы формования кажутся, казалось бы, непреднамеренными попытками достижения оптимума. Человек выживает или умирает как средство эволюции, потому что не он, а его вид должен адаптироваться.Напротив, процессы формирования в культуре являются в высшей степени преднамеренными и не всегда происходят в процессе совершенствования. В этом самом контексте природа напоминает дизайну, чтобы не избегать давления неизбежной оптимизации со стороны следующего поколения вариантов из уже существующих, и поощряет его к поиску новых решений.

Природа вознаграждает самых способных, сильных, умелых и хитрых, тех, кто остается выше в любых сложившихся обстоятельствах. Поэтому неудивительно, что успешное выживание природы помогает нам понять, почему многочисленные бионические разработки вызывают ассоциации с военными.Современный промышленный дизайн знаком с этими трудностями гражданской дисциплины, потому что, помимо потребительских товаров, разработанных Питером Беренсом, несколько позже, встречаются также стандартизированные промышленно произведенные артефакты Первой мировой войны, которые также знаменуют начало функционального дизайна. Например, стальной шлем был одним из первых продуктов, которые были разработаны функционально, с должными усилиями и в соответствии со спросом. Он был эргономично сформирован, разрабатывался на междисциплинарной основе и производился серийно.Следовательно, важнейшая миссия дизайна и бионики — максимально быстрое использование цивилизованными идеями, полученными от природы.

Дизайн и бионика находятся в предвзятой форме. Форма является следствием любого ввода, будь то эволюция или искусственное намерение. Бионика ставит перед нами задачу понять концепцию уже существующей формы, чтобы использовать эту концепцию. С другой стороны, дизайнер сначала разрабатывает концепцию, а уже потом облекает ее в форму — здесь налицо совпадение.Природа предлагает и обогащает концепции и по ходу дела вызывает подозрение, что многое или все может отличаться. Потенциал оптимизации энергосбережения, возможный благодаря лучшему пониманию природных процессов, нельзя игнорировать, а если и так, то только нагло. Соответствующее сопротивление потоку или снижение веса как оптимально признанная естественная мета-форма — это вызов для дизайна, который присоединится к известным догмам, с которыми должно столкнуться истинное творчество.

Культура — управление миром — создается с помощью инструментов.Программные компоненты этой концепции инструмента эволюционировали от ритуала к современному закону, аппаратное обеспечение — от клуба к машине. Дизайнер снабжает машины информацией, а они, в свою очередь, информируют о материалах, полуфабрикатах или инструментах. У этого способа мышления по своей природе есть слепое пятно, где оно будет противостоять непродуктивному, потому что оно выращено естественным путем. Природа позволяет форме возникать изнутри. Прямая трансляция последовательностей ДНК в функциональные и формирующие единицы не имеет эквивалента в известных производственных стратегиях, которые обычно перемещаются извне в сторону формования.Аргументу разработчика продукта о том, что такое непроизведенное нельзя (повторно) производить, можно противопоставить новые производственные альтернативы или бионику, содержание которой, по сути, является концепцией, которая вырвалась из уже существующей формы. Эта концепция, как и любая другая, может быть произведена.

Культуре требуются формы, которые внушают уверенность, удовлетворяют тщеславие, успокаивают страхи, компенсируют недостатки, придают силу и позволяют проводить ритуалы — короче говоря, формы, которые понимают человеческую природу. Бионика и дизайн признают себя взаимными соперниками в духе оптимизации, основанной на двух мирах.В отличие от виртуального влияния на дизайн продукта, бионика представляет собой влияние материального мира. Контраст между физически доступными альтернативами природы и культуры имеет свою привлекательность. Многочисленные природные явления выставляют решения дизайнеров или инженеров как бриколаж. Это способность форм природы удалять разрушительные шипы при каждом контакте с окружающей средой, будь то трение, сила или температура, или даже извлекать из них свою пользу.Именно это тихое выполнение многомерных требований бросает вызов тем, кто приговорен к производству своих собственных инструментов.

(PDF) Сравнительный анализ шести методов бионического дизайна

Ссылки

Bannasch, R. (2009). «Бионика», In Technology Guide, Springer. Верлаг, с. 178-183.

Бар-Коэн Ю. (2011) «Биомиметика: инновации, основанные на природе». Бока-Ратон, Флорида:

CRC press.

Бенюс, Дж. (1997) «Биомимикрия — инновации, вдохновленные природой», Нью-Йорк: Harper

Perennial.

Институт биомимикрии (2007) «Биомимикрия: инструмент для инноваций». URL:

http://www.biomimicryinstitute.org/about-us/biomimicry-a-tool-for-innovation.html

(по состоянию на 29 декабря 2009 г.).

Коломбо, Б. (2007). «Биомиметический дизайн для новых технологических разработок» в

Salmi, E., Stebbing, P., Burden G., Anusionwu, L. (Eds.) Cumulus Working Papers,

Helsinki, Finland: University of Art and Design Helsinki, С. 29-36.

Круль, М.RM, Diehl JC (2006) «Дизайн для устойчивого развития — практический подход для

развивающихся стран», (редактор Гарретт Кларк) Организация Объединенных Наций по окружающей среде

Программный отдел технологий, промышленности и экономики и Делфтский университет

Технологический факультет Проектирование, дизайн для устойчивого развития

Программа

.

Франсе, Р. Х. (1920) «Die Pflanzen als Erfinder», Штутгарт: Kosmos-Franck.

Гебешубер, И. К., Драк, М.(2008) «Попытка выявить синергизм между биологией

и машиностроением», Труды Института инженеров механики

, часть C. Журнал машиностроения, том 222, номер

7, стр. 1281-1287 .

Helms, M., Vattam, S.S., Goel, A. (2009) «Биологически вдохновленный дизайн: процесс и

продуктов», Design Studies, Vol. 30, No. -, стр. 606-622.

Джеронимидис, Г. (1991) «Учимся у природы: биологические композиты».Материалы

Инаугурационного европейского семинара, Arche de la Defense, Париж, Франция.

Junior, W., Guanabara, A., Silva, E., Platcheck, E. (2002) ‘Proposta de uma

Metodologia para o Desenvolvimento de Produtos Baseados no Estudo da Biónica’,

Brasília: P&D — Pesquisa e Дизайн.

Киндерсли, Д. (1995) «Máquinas Voadoras», Лиссабон: От редакции.

Лаге, А., Диас, С. (2003) «Desígnio — Teoria do design», часть 2, Порту: Porto Editora.

Бионический дизайн и динамический анализ космической сети на основе хищничества пауков

Основные моменты

•

Разработка устройства для удаления абионического космического мусора, основанного на хищничестве пауков.

•

Моделирование процесса вращающегося развертывания и процесса столкновения между целью и сетями.

•

Доказательство модальности структуры гибких полотен.

•

Демонстрация характеристик движения большой деформации и большого смещения методом конечных элементов.

Abstract

В этой статье разработано новое бионическое устройство для удаления космического мусора, вдохновленное хищничеством пауков, которое состоит из гибких полотен, центральной втулки, тягового груза и вращающегося механизма. Во-первых, подробно описывается концепция бионического удаления космического мусора и соответствующая конструкция системы. Во-вторых, соответственно получены и построены динамические модели развертывания спина и столкновения. В-третьих, анализ методом конечных элементов представлен для моделирования динамических характеристик процесса развертывания прядильных полотен.Кроме того, для структурного модального анализа разработана модель перегородок из конечных элементов. Наконец, ряд анализа моделирования столкновений выполнен с использованием метода конечных элементов, а распространение небольших возмущений вдоль троса продемонстрировано с помощью численного моделирования. Результаты моделирования эффективно отражают, что характеристики движения большой деформации и большого смещения в процессе захвата цели. Кроме того, это показывает, что предложенная новая бионическая гибкая сеть может удовлетворить требования к конструкции системы удаления космического мусора.

Ключевые слова

Космический мусор

Бионические гибкие полотна

Метод конечных элементов

Развертывание вращением

Анализ столкновений

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2019 IAA. Опубликовано Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Бионический дизайн и многоцелевая оптимизация для бамбуковых конструкций с переменной толщиной стенки, вдохновленные трубками

Основные характеристики

•

Была предложена новая трубка, созданная на основе структуры бамбука.

•

Толщина стенки и межузловая длина повлияли на их ударопрочность.

•

Бионические структуры были оптимизированы методом оптимизации поверхности отклика.

•

Поглощение энергии бионической структурой было подтверждено испытанием падающим грузом.

Abstract

В этом исследовании представлена ​​энергопоглощающая структура, называемая структурой переменной толщины (VTS), вдохновленная градиентом толщины и межузловым расстоянием вдоль направления роста бамбука.Серия СУДС под осевой ударной нагрузкой была исследована для изучения влияния бионических факторов на поглощение энергии с помощью анализа моделирования. Было определено, что соотношение толщины стенок и межузловой длины VTS существенно влияет на ударопрочность конструкции. Чтобы получить оптимальную VTS, эти факторы были оптимизированы с помощью метода многокритериальной оптимизации и метамодели полиномиальной регрессии (PR). Мы обнаружили, что ударопрочность некоторых СУДС выше, чем у круглой трубы.Кроме того, было показано, что оптимальной конструкцией является VTS с отношением длины между узлами 1/2/1 и толщиной стенок 3 / 2,47 / 1,78 мм. Сравнение оптимального VTS и круглой трубы показало, что удельное поглощение энергии VTS увеличилось на 6,2%, в то время как пиковая сила раздавливания снизилась на 28,23%. Кроме того, эффективность дробящего усилия увеличилась на 7,48%, масса уменьшилась на 19,3%, а VTS деформировался более стабильно с точки зрения общего поведения при столкновении или режимов разрушения.

Ключевые слова

Тонкостенная структура

Бионический дизайн

Бамбук

Переменная толщина стенки

Многоцелевая оптимизация

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Полный текст

© 2018 Elsevier Ltd. Все права защищены.

Рекомендуемые статьи

Ссылки на статьи

Прикладные науки | Бесплатный полнотекстовый | Новый метод бионического проектирования каркасных структур на основе анализа пути нагружения

1.Введение

Каркасные конструкции широко используются в транспортных средствах, авиакосмической, авиационной и гражданской инженерии из-за их универсальности и фундаментальности. Поскольку легкий вес становится неизбежной тенденцией в этих областях, каркасные конструкции обычно могут быть спроектированы как тонкостенные конструкции, включая тонкие пластины, оболочки и тонкие элементы [1,2]. Биологические структуры обладают превосходными механическими характеристиками после сотен миллионов лет эволюции, которая предоставила инженерам-строителям множество творческих идей для удовлетворения требований легкости, таких как бамбук, соты, водяная лилия, кость и так далее [3,4].Если биологические характеристики передаются инженерным конструкциям на стадии проектирования, инженерам-строителям будет предоставлено множество творческих идей для удовлетворения спроса на легковесные изделия. Таким образом, структурный бионический легкий дизайн стал горячей точкой исследований [5,6]. В последние годы было выполнено множество достижений в применении биологических структур к инженерному оборудованию для достижения облегчения [7]. Wang et al. [8] спроектировали транспортное средство с противоударным лучом с функциональными характеристиками градиента в соответствии с градиентом пористости большеберцовой кости человека с хорошей устойчивостью к подшипникам и ударам, что эффективно улучшило ударопрочность и характеристики поглощения энергии лучом предотвращения столкновений.Zhao et al. [9] применили закон роста кувшинки и кактуса к поперечине портального обрабатывающего центра, проанализировав закон распределения основных и вспомогательных жилок. Преимущества бионической модели были подтверждены моделированием и экспериментом. Kim et al. [10] применили многослойную структуру к компоновке ребер для электроэрозионного станка, что улучшило характеристики несущей конструкции. Эти достижения основаны на полном понимании функций и условий работы деталей, после чего бионические прототипы с большим сходством по структуре выбираются человеческой интуицией и передаются инженерным сооружениям [11].Однако для этих сложных структур, особенно каркасных структур, таких как рама автомобиля, поворотный кулак, шасси самолета, рычаг управления и т. Д., Трудно найти бионический прототип с высоким сходством по структуре. Например, рама автомобиля требует высокого сопротивления столкновению [12], но это типичная структура каркаса с несколькими ветвями и несколькими путями нагрузки, и трудно найти бионический прототип с аналогичными характеристиками. Некоторые ученые [13,14,15] использовали естественные ветвящиеся системы как бионические объекты для изучения оптимальной морфологии и механизма роста.Предложен биоадаптивный алгоритм роста и получен закон роста ребер жесткости путем численного расчета, что позволяет избежать выбора бионического прототипа. Однако он подходит только для оптимизации расположения ребер жесткости в коробчатых конструкциях. Некоторые ученые [16,17,18] объединили теорию решения изобретательских задач (ТРИЗ) с бионическим дизайном и использовали матрицу конфликтов для выбора бионического прототипа, что в определенной степени повышает эффективность.Но он по-прежнему ограничен деталями, структура или функции которых аналогичны бионическим прототипам. Кроме того, некоторые ученые пытаются управлять бионическим дизайном путем оптимизации топологии. Emmelmann et al. [19] использовали оптимизацию топологии, чтобы получить каркас для передачи нагрузки кронштейна самолета, а затем применили пористую структуру к каркасу для передачи нагрузки. Легкий кронштейн самолета был получен с помощью аддитивного производства (AM). Maier et al. [20] применили пористую структуру биологической микроструктуры к бионическому дизайну и представили оптимизацию топологии для решения граничной задачи бионической модели.Хотя оптимизация топологии может снизить субъективность человека, процесс ее расчета относительно сложен, а полученный каркас передачи нагрузки часто имеет множество ветвей и отверстий [21,22], что затрудняет выбор бионических прототипов. Кроме того, сочетание оптимизации топологии и пористой структуры биологической микроструктуры делает процесс изготовления этих полых структур очень плохим. Его сложно производить напрямую с помощью традиционной механической обработки, что ограничивает инженерное применение бионического дизайна.Развитие АМ в определенной степени способствует технологичности такого рода труднообрабатываемых конструкций [23,24]. Однако из-за долгого времени обработки, высокой стоимости материала и дефектов процесса производительность деталей ниже, чем у традиционных технологий производства, что приводит к некоторым трудностям в инженерном применении. Следовательно, в процессе бионического дизайна, если мы сможем полностью рассмотреть производственный процесс и заставить модель использовать традиционный метод производства, насколько это возможно, это значительно улучшит инженерное приложение.

Исходя из вышеизложенного, известно, что необходимы новые методы бионического проектирования для повышения эффективности и действенности бионического проектирования, особенно для сложных структур, таких как компоненты транспортных средств. Трудностей с выбором бионических прототипов для всей конструкции можно было бы избежать, если бы основной скелет, переданный нагрузкой, был извлечен как бионическая главная ветвь, а затем бионический прототип был выбран для каждой части ветви на основе конкретных характеристик передаваемой нагрузки. Таким образом, эффективность бионического дизайна значительно повысится.

В этом исследовании новый метод бионического проектирования, основанный на анализе пути нагрузки, предлагается на основе био-вдохновленной идеи дизайна главной ветви и подчиненной ветви для решения вышеупомянутых проблем для каркасных структур. Разделы организованы следующим образом: метод бионического дизайна подробно рассматривается в Разделе 2. На примере рычага управления автомобильной подвеской, бионический дизайн выполняется в Разделе 3. Раздел 4 проверяет эффективность бионического дизайна. с последующим заключением в разделе 5.

3. Пример из практики

Рычаг управления — это компонент для передачи и направления нагрузок в системе подвески автомобиля. Его производительность напрямую влияет на устойчивость и надежность автомобиля. Для обеспечения стабильного вождения и чувствительного рулевого управления требуется, чтобы рычаг управления был достаточно небольшим по весу, исходя из его жесткости и прочности. В этой статье контрольная группа рассматривается в качестве примера для проверки предлагаемого метода. Положение установки рычага управления в автомобиле показано на рисунке 7 [38], а конструкция и граничные условия показаны на рисунке 8.Материалом является алюминиевый сплав A356.1, а свойства материала приведены в таблице 1. Два цилиндрических отверстия (B и C) с правой стороны напрямую соединены с рамой автомобиля, что может быть эквивалентно фиксированным ограничениям, в то время как цилиндрическое отверстие А на левой стороне соединен с поворотным кулаком, что может быть эквивалентно нагрузке на палец. Во время движения рычаг управления имеет несколько различных рабочих условий, включая удар об обочину (Условие 1), боковое скольжение и тормоз автомобиля (Условие 2), левое или правое рулевое управление (Условие 3) и усталостный ресурс.Среди этих условий Условие 1 является наиболее экстремальным, в то время как сила Условий 2 и Условий 3 намного меньше, чем Условие 1. По опыту инженера, только условие нагружения с положительной нагрузкой 3062,36 Н в направлении x рассматривается в процесс бионического дизайна. Этот случай направлен на проверку предложенного метода, поэтому другие условия работы не рассматриваются.

3.1. Конвертная модель рычага управления

Поскольку рычаг управления на рисунке 8 разработан с учетом инженерного опыта, его топологическая структура не является оптимальной.Чтобы исключить нарушение исходной топологической структуры бионического дизайна, сначала создается модель оболочки. Три цилиндрических отверстия (A, B и C) являются нагруженными и ограниченными областями, которые необходимо сохранить. Затем вмешательство исходной топологической структуры устраняется путем изменения оптимизируемой области на правильный прямоугольник. Кроме того, в системе подвески активное пространство амортизатора должно быть отведено между двумя ограниченными цилиндрическими отверстиями (B и C).И, наконец, создается габаритная модель рычага управления, как показано на рис. 9.

3.2. Главная ветвь рычага управления

Каркас основной передачи нагрузки модели оболочки рассчитывается по теории траектории нагрузки на рисунке 3, которая используется в качестве основной ветви рычага управления. Результат показан на рисунке 10a, и два основных пути нагружения, представленные черными линиями, подгоняются в соответствии с контуром коэффициента энергии деформации U ∗. Материалы расположены вдоль двух основных путей нагрузки, и основная ветвь рычага управления установлена, как показано на рисунке 10b.Если две основные ветви выполнены в виде круглых или других неправильных секций, их будет очень сложно изготовить традиционными методами обработки. Таким образом, бионическая главная ветвь имеет прямоугольную форму.

3.3. Бионический прототип главной ветви

Из рисунка 8 видно, что рычаг управления в основном испытывает осевое давление в направлении x в экстремальных рабочих условиях, а также имеет левую и правую изгибающие нагрузки в направлении z, когда автомобиль находится в движении и имеет левое и правое рулевое управление.Таким образом, осевое давление и тангенциальные изгибающие нагрузки будут приложены к главной ветви управляющего рычага, и эквивалентная модель показана на рисунке 11. Следовательно, бионические прототипы, несущие как осевое давление, так и тангенциальные изгибающие нагрузки, являются предварительным условием для выбора. . Основываясь на принципе подобия нагрузки в локальной области бионической главной ветви, можно легко представить, что поведение рыб очень похоже на несущий тип бионической главной ветви. Следовательно, в этом случае в качестве бионической ветви выбирается поперечное сечение рыбьей кости.Хорошо известно, что рыбная кость состоит из основных костей и вторичных костей, как показано на Рисунке 12. Если поперечное сечение рыбьей кости наносится непосредственно на бионическую подветвь, комплексные механические свойства не будут учитываться из-за подвешивания вторичной кости. Исходя из вышеизложенного, нам нужно добавить структуру кожи к концам суспензии с обеих сторон рыбьей кости.

Анализ сходства между основной ветвью контрольного плеча и рыбьей костью выглядит следующим образом:

3.3.1. Сходство нагрузки

Когда рыба свободно плавает в воде, ей будет противостоять лобовой поток воды, и их головы будут создавать большую осевую силу. Кроме того, раскачивание рыбы и боковое воздействие других организмов на рыбу заставят рыбу подвергнуться воздействию боковой силы, которая аналогична эквивалентной нагрузке на бионическую главную ветвь управляющего плеча.

3.3.2. Структурное сходство

Рыбная кость состоит из основной и вторичной костей, что очень похоже на конструктивную идею основной ветви и подветвления в этой статье.Его конструкция представляет собой тонкую структуру с высокой удельной жесткостью и имеет хорошие характеристики сжатия и изгиба [39], что аналогично основной ветви управляющего рычага. Кроме того, основная кость и вторичная кость рыбьей кости соединены под соответствующим углом, что имеет характеристики биологического разветвления и может дать полную свободу несущим характеристикам материала.

3.3.3. Технологичность

Главный и вторичный скелет рыбьей кости соответствуют главной и подветвям бионической структуры соответственно.Путем добавления кожуры параллельно основной ветви на подвешенных концах вторичной кости бионическая структура позволяет избежать полой структуры, обычно используемой в структуре скелета, что может быть выполнено традиционным производственным процессом. Следовательно, возможно выбрать рыбную кость в качестве бионического прототипа, который подходит для массового производства и инженерного применения.

3.4. Подветвь управляющего рычага

После определения бионического прототипа выполняется бионический дизайн подветви, и идея дизайна показана на рисунке 13.Структура рыбьей кости встроена в бионическую главную ветвь, разработанную в разделе 3.2, и основная кость рыбьей кости берется за центральную ось основной ветви, а вторичная костная структура добавляется к обеим сторонам основной кости. как показано на рисунке 13b. Из рисунка 12 видно, что угол наклона основной кости и вторичной кости находится в диапазоне 30 ° ~ 60 °, 45 ° выбран в качестве начальной степени, а оптимальная степень будет получена путем оптимизации размера в следующий шаг.Поскольку подвешенная вторичная кость не сможет оказывать структурно-механические характеристики рыбьей кости, структура кожи добавляется на концах подвешивания вторичной кости, как показано на рисунке 13c. Наконец, облегченные круглые отверстия, которые можно легко обработать на станке, добавляются к верхней и нижней пластинам, и окончательная бионическая модель показана на рисунке 13d.

3.5. Оптимизация размера с несколькими объектами

На основе вышеупомянутого проекта создается параметрическая модель рычага управления и выполняется оптимизация размера с несколькими объектами.В этом случае максимальная жесткость и прочность конструкции и минимальная масса используются в качестве цели оптимизации, а несколько важных параметров в качестве переменных конструкции показаны на рисунке 14, включая диаметр осветительных отверстий ϕ, угол бионических ребер жесткости α, толщину элемента управления. плечо h, толщина верхней, средней и нижней пластины h ₁ , h ₂ , h ₃ . Для повышения эффективности оптимизации размеров применяется анализ чувствительности для получения степени влияния этих размеров к цели оптимизации по уравнению (8) в разделе 2.5, где xi — вектор проектных переменных xi = h, α, ϕ, h2, h3, h4. Параметрическая модель на рисунке 14 вводится в коммерческое программное обеспечение FEA ANSYS 18.0, и выполняется анализ чувствительности. Результат показан на рисунке 15. Судя по результатам анализа чувствительности, бионическая структура в основном чувствительна к толщине пластины и углу вторичной кости. Таким образом, пять параметров α, h, h ₁ , h ₂ , h ₃ выбраны в качестве проектных переменных. В соответствии с требованиями к конструкции и установке рычага управления, если размер слишком большой, он будет мешают работе рычага управления и других компонентов и не могут нормально работать.Однако, если размер слишком мал, это не гарантирует достаточной жесткости, а также затрудняет применение биологических характеристик к структурной части. Таким образом, максимальное и минимальное значения пяти проектных переменных устанавливаются рядом с начальными значениями, а конкретные диапазоны показаны в таблице 2, а математическая модель оптимизации размеров установлена, как показано в уравнении (10).

найти h, h2, h3, h4, α min f (x) = minM, d1, σ1, d2, σ2s.t. h∈ [25,35]; h2∈ [3,5]; h3∈ [3,5] h4∈ [3,5]; α∈ [40,50]

(10)

Конечный элемент бионической модели управляющего рычага создан, и проведена оптимизация размеров.Получен набор оптимальных размеров и округлен, как показано в Таблице 3, окончательная бионическая модель создана. Чтобы проверить технологичность, рычаги управления обрабатываются станком с числовым программным управлением, как показано на Рисунке 16, общий вес рычага управления уменьшен с 1,01 кг до 0,76 кг.

4. Результаты и обсуждение

МКЭ как исходной модели, так и бионической модели установлены в коммерческом программном обеспечении FEA ANSYS 18.0. Свойства материала, показанные в таблице 1, назначены, а нагрузки и ограничения, показанные на рисунке 8, применяются к двум моделям.Поскольку бионическая модель более сложна, чем исходная, сходимость сетки проверяется сначала путем расчета максимального смещения и напряжения с различными размерами элементов. Тенденции изменения при размере элемента 1 ~ 4,5 мм показаны на рисунке 17. Из рисунка 17a максимальные смещения двух моделей постоянны при разном размере элемента, значение исходной модели составляет 0,0611 мм, а значение бионической модели равно 0,0230 мм. Однако максимальное напряжение зависит от размера элемента.Чем меньше размер элемента, тем больше значение местного напряжения на Рисунке 17b. Основная причина в том, что слишком маленький размер элемента легко вызывает концентрацию напряжений. Однако чем больше размер элемента, тем ниже точность расчета. Таким образом, решения сходимости двух моделей могут быть получены, когда размер элемента составляет 3 мм, как показано на рисунке 18. Затем выполняется FEA. Распределение смещения и напряжения показано на рисунках 19 и 20, а сравнение механических характеристик показано в таблице 4.Видно, что максимальное смещение (0,023 мм) бионической модели значительно уменьшено по сравнению с исходной моделью (0,061 мм). Максимальное напряжение (18,69 МПа) намного меньше предела текучести материала (220 МПа). Хотя максимальное напряжение бионической модели немного больше, чем у исходной модели, но это значение составляет лишь одну десятую предела текучести материала, то есть коэффициент безопасности бионической модели составляет 11,77, что показывает, что конструкция абсолютно безопасна.Кроме того, трудно обеспечить такое же напряжение, когда конструкция легче. В соответствии с критериями проектирования более разумно снизить полное напряжение и значительно улучшить жесткость и вес конструкции. Кроме того, можно видеть, что распределение напряжений в бионической модели более однородно из рисунков 19b и 20b.

Поскольку прочность рычага управления намного меньше предела текучести материала, это не считается основным фактором, в то время как жесткость напрямую влияет на устойчивость и чувствительность автомобиля во время движения.Следовательно, в данном случае основное внимание уделяется конструкции рычага управления с высокой жесткостью, и больше материалов следует распределять в области большой нагрузки и деформации, а не в области концентрации напряжений. Итак, мы можем сделать вывод, что материальное распределение бионической модели более разумно, чем исходная модель. Жесткость увеличена на 62,3%, а вес уменьшен на 24,75%.

В этом исследовании новый рычаг управления тестируется на реальном автомобиле для дальнейшей проверки механических характеристик.Образец устанавливается в новый болид формулы для испытаний транспортного средства, включая два экстремальных условия: боковой удар колеса о препятствие, боковое скольжение транспортного средства и тормоз, как показано на рисунке 21. Результаты испытаний показывают, что рычаг управления может соответствовать требованиям жесткость, сила и чувствительность в нормальном процессе вождения.

5. Выводы

Новый метод бионического дизайна для структур скелета предложен на основе био-вдохновленной идеи главной ветви и подчиненной ветви. Основная ветвь бионической структуры получается путем анализа пути нагружения, который позволяет получить четкий каркас передачи нагрузки.Нагрузки на данную структуру эквивалентны основной ветви бионической структуры, и бионический прототип выбирается из трех аспектов: подобие нагрузки, структурное подобие и технологичность. Эффективность выбора бионического прототипа повышается за счет локального подобия основной ветви вместо общего подобия. Затем на основе характеристик поперечного сечения бионического прототипа устанавливается подветвь бионической структуры, и оптимизация размера обеспечивает подробное значение размера для каждого параметра, обеспечивающего вторичную легкость.

Если взять в качестве примера рычаг управления автомобильной подвеской, результаты бионического дизайна показывают, что распределение материалов в бионической модели более разумно, чем в исходной модели, а жесткость конструкции увеличена на 62,3%, а вес уменьшен. на 24,75%. Этот метод сочетает в себе теорию пути нагружения с биологической особенностью, которая позволяет реализовать облегченную конструкцию более сложной структуры по сравнению с традиционным бионическим методом.

Кроме того, при выборе бионического прототипа основное внимание уделяется сходству нагрузки, а затем структурному сходству, что может расширить диапазон выбора биологического прототипа.Технологичность рассматривается в первую очередь в бионическом дизайне. Хотя выбранный бионический прототип все еще подвергается определенным ограничениям в этом исследовании, в будущем диапазон выбора бионического прототипа будет еще больше расширен за счет развития аддитивного производства. Например, характеристики поперечного сечения бамбука, пшеничной соломы и кости также будут использоваться для основной ветви управляющего рычага. Следовательно, этот метод также может быть использован для каркасных конструкций в других областях, включая автомобилестроение, аэрокосмическую промышленность и гражданское строительство.

Как интегрировать бионику в легкий дизайн?

Легкая конструкция Как интегрировать бионику в облегченную конструкцию?

19.12.2018 Автор / Редактор: Проф. Доктор Хайке Бейсманн * / Александр Старк

Для разработки бионического продукта директива VDI 2221 может быть взята за основу для семиступенчатой ​​методологической процедуры. Бионика также актуальна для литейщиков, особенно в облегченной конструкции.

Связанные компании

Структура жилок папоротника девичьих волос может служить биологической моделью для равномерного потока охлаждающей жидкости через формы. Решение обеспечивается геометрическим алгоритмом Frac-Therm.

(Источник: Beismann / Grunewald; © Kanea — stock.adobe.com)

Руководство VDI 2221 (Методология разработки и проектирования технических систем и продуктов) касается общеприменимых, независимых от отрасли основ методологической разработки и проектирования и определяет те рабочие разделы и результаты работы, которые в силу своей общей логики и целесообразности могут служить руководящими принципами процедуры на практике.Поскольку основная разработка бионических продуктов — это также процесс разработки, VDI 2221 может быть взят за основу и отправную точку методической процедуры разработки бионических продуктов. Это тем более актуально, что VDI 2221 предоставляет только отраслевые данные.

Процесс разработки VDI 2221 состоит из семи рабочих шагов, определяющих необходимые задачи и результаты этих задач.

1. Разъясните и определите задачу

Начиная с процесса извлечения технологии, работа возникает из технологии.На первом этапе работы по заказу на разработку задание должно быть уточнено и уточнено . Результатом процесса является список требований, который также может быть составлен в виде листа спецификаций в зависимости от характера работы. Для выполнения этой задачи могут применяться различные методы анализа и постановки целей, но также этому способствуют процедуры расчета затрат и экономической эффективности.

На этом этапе процесса разработки первым шагом является определение чисто технических требований.Тем не менее, бионика и биология уже могут сыграть важную роль на этом этапе. В частности, для более крупных бионических проектов имеет смысл с самого начала сформировать междисциплинарную проектную команду. Первая методологическая задача — уловить мысли других в междисциплинарной команде. Семинары с различными творческими техниками могут помочь развить общее понимание .

2. Определение функций и структур

Этот рабочий раздел посвящен определению общей функции и выполняемых подфункций.Функциональные структуры определяются как результат задачи, для которой в руководстве VDI перечислены некоторые методы из области анализа и методы постановки целей — в частности, функциональное структурирование .

Междисциплинарная интеграция экспертов в области бионики и биологии в команду проекта также способствует обмену между различными дисциплинами. Особенно при определении функциональных структур важно уметь распознавать и определять возможные структурно-функциональные корреляции на ранней стадии, поскольку они играют важную роль в биологии.Даже если сначала важно получить чисто техническое описание требуемых функций, в бионическом проекте разработанные функции могут быть помещены в биологический контекст. Можно выделить первые аналогии функций между биологическими и техническими системами.

3. Определение принципов решения

В третьем рабочем разделе VDI 2221 определены принципы решения для всех функций. В результате работы ожидается одно или несколько базовых решений.Базовое решение описывает решение определенной задачи строительства, в то время как принципы решения не обязательно имеют прямое отношение к определенной задаче строительства.

Существует ряд методов развития идей для поиска принципов решения. Они варьируются от творческих приемов и морфологических рамок до использования существующих решений в строительных каталогах. Цель — разработать дополнительные варианты решения . Затем необходимо использовать процедуры оценки и методы принятия решений, чтобы выбрать наиболее многообещающие принципы решения из найденных принципов.

Для определенных функций функциональной структуры принципы решения также могут быть найдены в природе. Основа для переноса биологических систем в технические системы основана на том факте, что одни и те же физические законы и константы применимы к обеим системам. В этом разделе биология играет решающую роль в бионическом проекте. Для обычного проекта, в котором должно быть расширено только пространство поиска, должен быть включен поиск биологических моделей и функций. На этом этапе обычный процесс разработки может быть расширен за счет бионического подхода.

В частности, здесь можно проверить применимость методов бионической оптимизации к конкретной задаче. Уже установленные методы бионической оптимизации, такие как структурная оптимизация, эволюционные алгоритмы или геометрический алгоритм Frac Therm, могут генерировать предложения решений в управляемые сроки. На этом этапе процесса разработки необходимо проверить, могут ли методы предоставить желаемые принципы решения и какой опыт необходимо для этого получить.

4. Структурирование в возможные модули

В четвертом разделе работы основное решение, которое необходимо найти в дальнейшем, разделено на реализуемые модули до начала трудоемкой реализации. Результатом работы является модульная структура, которая уже показывает возможное решение, включая соединение (интерфейсы) различных модулей. Здесь также могут применяться методы структурирования функций, а также методы творчества и методов расчета затрат и рентабельности.

В то время как в предыдущем разделе фундаментальные решения были получены из корреляций биологических структур и функций, теперь специалисты в области биологии и инженерии должны работать в тесном сотрудничестве, чтобы разделить модули на управляемые части. Только тогда они смогут разрабатывать точно подходящие модули. Для этого необходимо достичь разумной степени абстракции. Это означает, что принцип биологического решения упрощается, не делая его произвольным или, в другой крайности, просто создает копию биологической модели.

5. Конструкция модулей

Важнейшие модули указаны в рабочем разделе fve. Предварительные проекты создаются для отдельных модулей. В этом разделе работы инженерное ноу-хау особенно важно .

В бионическом проекте, однако, тесная координация со специалистами в этой области может гарантировать, что предварительные разработки не будут разрабатываться изолированно от принципов биологического решения и, таким образом, потеряют значительную часть инновационного потенциала.На этом этапе работы моделирование занимает центральное место, а методы поиска решений играют второстепенную роль. Для этого в этом разделе становятся более важными расчеты рентабельности.

6. Проектирование всего продукта

В рабочем разделе шесть, ранее индивидуально доступные модули дополняются и соединяются друг с другом . Результатом является общий проект, содержащий все основные спецификации. В частности, здесь описаны инженерные навыки.В этом также используются методы из предыдущего раздела. Этот раздел требует меньше знаний от биологии, чем предыдущие.

7. Подробные данные об использовании

Полный проект реализован в седьмом рабочем разделе.