3Dプリントにおけるバイオニクス

3Dプリントにおけるバイオニクス
この投稿は Coco Bear によって 2022-12-31 01:01 に最後に編集されました

はじめに: 自然は 45 億年以上も生き延び、常にさまざまな状況に適応してきましたが、なぜ人間は同じことができないのでしょうか?実際、それは可能であり、3D プリントはこれに対する解決策を提供します。バイオニクスは人類に多くの恩恵をもたらしました。アインシュタインは「自然の奥深くに踏み込めば、すべてをよりよく理解できる」と言いました。気候変動、森林破壊、種の大量死、サンゴ礁の破壊など、新たな環境問題が日々発生したり悪化したりしています。バイオニクスを使って、人々は何ができるでしょうか? 3D プリントはここでどのような役割を果たすのでしょうか?



バイオミミクリーとは何ですか?
バイオニクスという言葉は、bio（自然を意味する）とmimesis/mimicry（模倣）から構成されています。自然から学び、その構造や解決策を人間の設計に取り入れる方法を指します。たとえば、フィボナッチ数列、黄金比、鳥を模倣した飛行機の翼などです。スペインで最も訪問者が多い建造物の一つであるサグラダ・ファミリアは、森の構造を模倣してガウディによって設計されました。


△ 3Dプリントにおけるバイオニクス

さらに、自然は他の多くの発明においても最大のインスピレーションの源となってきました。たとえばベルクロは、スイスの発明者が田舎で犬の散歩をしていたときに、ズボンと動物の毛にアザミの棘が付いてしまったのをきっかけに発明されました。 NASA は後にこれを宇宙旅行に使用しました。現在、3D プリントにより、複雑な形状の製造が可能になり、バイオミミクリーはさらに大きな役割を担っています。

バイオミミクリーにおける 3D プリントの役割<br /> 前述のように、バイオミミクリーと 3D プリントは、特に新しい、より自然な材料の開発や、部品設計への新しいパターンや構造の組み込みによって、ますます組み合わされるようになっています。自然を模倣できるこの能力こそが、建築、消費財、ファッションなど幅広い業界で 3D プリントが非常に役立つ理由です。

その一例は、優れた快適性と柔軟性を提供する素材である SLS 技術と柔軟な TPE を使用して作られた 3D プリントのバイオニック シューズです。下の写真のように、このオリジナルデザインは「ルーツと生命」を彷彿とさせます。もう一つのプロジェクトは、本物のサンショウウオのように水中で泳いだり這ったりできるサンショウウオロボットです。これは Pleurobot と呼ばれ、スイス連邦工科大学ローザンヌ校 (EPFL) によって開発されました。このロボットは、サンショウウオの動きを模倣した3Dプリントの骨格と電動関節で作られました。


△アースモック、3Dプリントバイオニックシューズ＆プルロボット、サンショウウオマシン

3Dプリントの格子構造
3D プリントで広く使用されている格子構造は、自然からヒントを得ています。ハニカム構造に似たこの形状は、さまざまなプロジェクトに適用するとクッション性を発揮するため、多くの製品で目にしたことがあるかもしれません。たとえば、有名なスポーツブランドのアディダスは、カーボン技術と 40% のバイオベースの 3D プリント材料を使用して 3D プリントされた 4DFWD シューズにこれを使用しました。また、ハイキング中に快適性を高めるために衝撃を吸収するメッシュを備えたサイクリストのヘルメットやバックパックなどのアイテムにも使用されていることがあります。このアプローチでは、快適性が向上するだけでなく、使用する材料も少なくなり、物体の全体的な重量も最適化されます。


△最も安全な自転車用ヘルメットと衝撃吸収メッシュのバックパック、そしてアディダス 4DFWD シューズ。

最後に、「生命の塔」と呼ばれる建物を見てみましょう。セネガルに位置し、バオバブの木をモデルにしています。このタワーは自律的なエコシステムを備えており、外部構造によって作り出される微気候、電気を生成する太陽光発電ガラス、基礎部分の貯水池、有機廃棄物をエネルギーに変換できるバイオリアクターのおかげで、タワー自体が持つよりも多くのエネルギーを生産します。タワー全体が地元の土壌で 3D プリントされていることに注目してください。


つまり、バイオニクスはあらゆるところに存在し、3D プリントはそれを実現するテクノロジーなのです。 3D プリンティングとバイオニクスの組み合わせは、将来、人類の生活に大きな利益をもたらすと信じています。


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