Бионика - это дисциплина, объединяющая технологии и биологию. В руководстве VDI 6220 Sheet 1 (2012) бионика объясняется следующим образом: «В междисциплинарном сотрудничестве бионика объединяет биологию и технологию с целью решения технических проблем путем абстрагирования, передачи и применения знаний, полученных из биологических моделей. «В этом контексте под биологическими моделями понимаются, например, биологические процессы, материалы, функции, структуры, организмы и принципы успеха.
Там, где биология и технология объединяются, появляется много новых подходов. Bionics может помочь компаниям, например, в разработке технических инноваций для более эффективного использования ресурсов и экономии затрат. Потому что такие ресурсы, как материалы и энергия, эффективно используются в природе. Биологические стратегии часто предлагают неожиданные решения. Исходя из этого, стратегии ресурсосбережения могут быть выведены как для процесса разработки, так и для производства продуктов [ср. VDI 6220 Blatt 1 (2012)]: Одним из примеров является закрытие природных циклов, в которых почти каждый органический материал используется повторно или рециркулируется. Эффективное использование материалов также помогает использовать материал только там, где он необходим, и там, где он добывается, где он не нужен. Кроме того, возможны оптимизированные по времени конструкции из биологического материала, которые адаптированы к заданному сроку службы. Другой возможностью является ресурсосберегающее производство материалов, при котором материалы на биологической основе синтезируются в мягких условиях реакции (низкие температуры и давления и т. Д.).
Степень потенциальной эффективности использования ресурсов бионического решения в процессе разработки продукта может быть оценена только с помощью анализа жизненного цикла. Потребление ресурсов и потенциал их экономии анализируются и оцениваются на каждом этапе жизненного цикла продукта.
Инструмент разработки продукта
В процессе разработки продукта необходимо преодолеть множество проблем. Многочисленные решения принимаются в отношении технических, экономических и экологических свойств продукта, которые влияют на расход ресурсов в жизненном цикле продукта, производственный процесс, затраты на использование, свойства по обслуживанию и демонтажу, ремонтопригодность и возможность переработки. Bionics может значительно расширить пространство решений для решения проблем и предложить инновационные подходы к продукту и его производственному процессу.
Процесс бионической работы подразделяется на мозговой штурм и изобретение (изобретение) на различных этапах работы, таких как анализ, аналогия / абстракция, планирование проекта / эксперимента, эксперименты / расчеты, конструирование / изготовление прототипа, тестирование приложения и общая оценка. Пошаговый процесс бионической работы обычно повторяется. Междисциплинарность поддерживает поиск бионических решений. Междисциплинарным командам разработчиков продуктов предопределено разработать идеи, которые переводят биологическую модель в техническое решение. Различают два подхода: благодаря так называемому биологическому толчку результаты биологических исследований являются отправной точкой, из которой вырабатываются одно или несколько технических решений (например, эффект лотоса). Напротив, так называемое технологическое притяжение описывает техническую проблему, из которой разрабатывается по меньшей мере одно биологическое решение.
Дополнительная информация по теме краткого анализа «Эффективность использования ресурсов посредством бионики»
Краткий анализ «Эффективность использования ресурсов с помощью бионики», опубликованный Центром эффективности ресурсов VDI, представляет многочисленные стратегии бионического решения и объясняет возможные потенциалы эффективности использования ресурсов на практических примерах.
Примеры бионических продуктов
Бионический продукт возникает в процессе разработки бионического продукта. Некоторые бионические продукты уже зарекомендовали себя на рынке - например, те бионические продукты, которые имеют эффект лотоса в качестве биологической модели. Это включает, например, фасадные краски или черепицу, которые имеют свойства водоотталкивающей поверхности благодаря нано- или микроструктурированным поверхностям. Эффект самоочищающейся поверхности обычно приводит к значительному увеличению срока службы продукта.
Другим интересным примером разработки бионического решения является алгоритм Фрак-Терм, разработанный Институтом солнечных энергетических систем им. Фраунгофера (ISE). Транспортировка жидкости в пучках листьев или кровеносных сосудов в организмах служила здесь биологической моделью: поскольку пучки или потоки крови становятся все более мелкими, давление и объемный поток остаются почти постоянными. Алгоритм Frac-Therm был использован для улучшения процессов теплопередачи. В дополнение к другим бионическим продуктам, таким как разработка солнечных коллекторов, было получено охлаждение формы. Команда разработчиков из бизнеса и исследований разработала инструмент 3D Frac-Therm, который обеспечивает равномерное охлаждение без локальных максимумов температуры во время использования инструмента. Благодаря повышенной эффективности охлаждения возможно более энергоэффективное охлаждение. Это сокращает процесс охлаждения, с одной стороны, и повышает качество результата охлаждения, с другой. Рыночная реализация в настоящее время работает над. (Qui)
Совет: встреча пользователей облегченной конструкции На 3-й встрече пользователей облегченной конструкции, которая состоится в Вюрцбурге с 4 по 5 декабря 2018 года, участники смогут узнать больше о концепции, структуре, материале и производстве облегченной конструкции. В этом году основное внимание будет уделено бионике, композитным материалам, аддитивному производству и подходящим технологиям соединения.
Дополнительная информация: встреча пользователей для облегченной конструкции
Встреча пользователей облегченной конструкции 2018
Познакомьтесь с экспертами по легкой конструкции и обменяйтесь идеями (часть I)
Подсказка к книге
Оптимизировать структуры бионически
* Доктор Инж. Катя Саулич VDI Центр ресурсоэффективности, Берлин
Файлы статей и ссылки на статьи
Файл: VDI_ZRE_Kurzanalyse_No._19_Resourceefficiency_by_Bionics_bf.pdf