Aditívna výroba bionických výstuh komponentov
Konštrukčné algoritmy boli vyvinuté v Inštitúte Alfreda Wegenera, pomocou ktorého je možné vytvoriť výstužné mriežkové štruktúry pre vysoko namáhané komponenty.
Dejiny priniesli veľa významných osobností v oblasti technológií, ktoré sa pri realizácii vynálezov inšpirovali príkladom prírody. Aj v dnešnej dobe nie je nezvyčajné nechať sa spomínaným pohľadom túlať mimo krabicu a občas tiež zvážiť aktívne látky z prírodných systémov.
Výskum inštitútu Alfreda Wegenera vo forme procesu vývoja produktu Elise (PEP) umožnil vývoj metodiky, pomocou ktorej je možné uskutočňovať systematický prenos princípov prirodzenej ľahkej konštrukcie do technických systémov. Tento PEP je citovaný v rámci usmernenia VDI ako príklad štrukturálnej ľahkej konštrukcie toho, ako si bionická práca môže systematicky nájsť cestu do technického kontextu (usmernenie VDI 6224, list 3).
Ak sa pozriete na komponenty vyvinuté s Elise PEP, všimnete si ich zložitosť, ktorá ide na hranici možností príslušných výrobných technológií. Až potom je možné naplno využiť potenciál redukcie hmotnosti. To znamená ďalšie práce na stavbe. Túto nevýhodu je potrebné kompenzovať dosiahnutými úsporami hmotnosti.
Implementácia biologicky inšpirovaných štruktúr
Iným prístupom je na druhej strane testovanie spôsobu výstavby, pokiaľ ide o koncepčnú implementáciu zložitých štruktúr inšpirovaných biologickými prostriedkami. Klasický prístup modelovania CAD tu rýchlo dosahuje svoje limity. Ako súčasť Elise-PEP sú ako alternatíva uvedené bionické povrchové a objemové výstuhy, ktoré je možné parametricky a flexibilne vytvoriť pomocou konštrukčných algoritmov. Boli vyvinuté v parametrickom programovacom prostredí Grasshopper pre CAD softvér Rhinoceros v Inštitúte Alfreda Wegenera. Vychádza sa z toho tak, že pozornosť sa už nesústredí na samotnú stavbu, ale na matematický popis okrajových podmienok stavby.
Aby sme to mohli mapovať, bol použitý známy algoritmus na generovanie vzorov: Voronoiova mozaikovanie. Toto je založené na bodovom rozdelení, ktoré sa generuje v cieľovej oblasti. Body sa potom použijú na zarovnanie buniek. Voronoiho algoritmus je mimoriadne stabilný a je schopný generovať správne rozdelenie do jednotlivých buniek pre každú cieľovú oblasť. Ak je distribúcia generujúcich bodov dômyselne riadená, potom je možné okrem všeobecne známeho Voronoiho vzoru vytvoriť aj obdĺžnikové a centrické vzory. Generovaný vzor sa môže použiť ako základ pre podrobnú objemovú konštrukciu každej bunky Voronoi. Na konci automatizovaného procesu návrhu je k dispozícii model CAD. Toto je svojou povahou parametrické, takže môže mať rôzne podoby.