Op uitnodiging van Kurt Wils, directeur duurzaamheid bij AAE, organiseerde Fontys Hogeschool Toegepaste Natuurwetenschappen een workshop over Biomimicry voor 23 ingenieurs van AAE van drie verschillende afdelingen, onder leiding van Yvonne van Lith en Ömür Ince. De workshop gaf inzicht in wat Biomimicry is en wat deze methodologie AAE kan opleveren. De ingenieurs werkten in groepen aan verschillende ontwerp uitdagingen uit hun eigen werkveld en kwamen met enkele bio-geïnspireerde ideeën om deze problemen aan te pakken.
__________________________________________________________________
Wat is Biomimicry en wat kan deze ontwerp methodiek voor AAE betekenen?
Biomimicry is meer dan alleen het imiteren van organismen op basis van hun uiterlijk. Het gaat om het vinden van meerdere voorbeelden in de natuur en heel nauwkeurig kijken naar hoe de natuur werkelijk werkt. Biomimicry is de ontwerp methodologie die de strategieën achter de vormen, processen en het functioneren van ecosystemen in de natuur vindt en die strategieën nabootst in onze menselijke ontwerpen. Op die manier kan de natuur een model voor ons zijn (door naar vormen te kijken), onze maatstaf (om processen op een duurzame manier uit te voeren) en onze mentor (om de onderlinge verbondenheid van het hele ecosysteem te zien). Door Biomimicry toe te passen beschouwen we onszelf als menselijke soort, als slechts één van de vele soorten op aarde en werken we vanuit de intentie om andere soorten geen schade toe te brengen, maar juist bloeiende en ondersteunende omstandigheden te creëren die gunstig zijn voor het hele ecosysteem. De natuur is een expert in precies dat:
‘Het leven schept omstandigheden die bevorderlijk zijn voor het leven’ (Janine Benyus)
Op deze manier sluit Biomimicry nauw aan bij de visie en missie van AAE, zoals mooi werd geïllustreerd door Tim van de Ven tijdens de kick-off van de workshop.
Denken in functie. “Hoe houdt de natuur ….. water vast, creëert kleur, verwarmt/koelt, ….?”
Om Biomimicry toe te passen en de strategieën van de natuur na te bootsen in onze ontwerp uitdagingen, oefenden de ingenieurs met het denken in termen van functie. In de natuur zijn vormen altijd passend voor functie, denk aan de vleugels van een adelaar, met de punt omhoog gekruld, om lucht wervelingen en weerstand te verminderen en de opwaardse druk te vergroten, wat hun vlucht energie-efficiënt maakt. Of denk aan botten die compact en sterk zijn waar ze dat moeten zijn, en poreus en licht waar ze dat kunnen zijn, een voorbeeld van materiaal-efficiënt ontwerp, waardoor het organisme efficiënt beweegt.
Biomimicry toepassen: Leren door te doen
De AAE-ingenieurs werkten aan een casus uit hun eigen werkveld, door de stappen in de Biomimicry Design Lens te volgen, daarbij geholpen door verschillende tools van Biomimicry 3.8. Eerst transformeerden ze hun casus van een algemene beschrijving naar een meer gerichte uitdaging en begonnen ze de vraag te stellen: “Voor welke functie heb ik een oplossing nodig?”. Hierdoor konden ze in de volgende stap in de natuur gaan zoeken naar voorbeelden van hoe de natuur die functie vervult. In deze twee stappen ‘biologiseer’ je de uitdaging. Die vraag stellen op de website van AskNature (www.asknature.org ) is een geweldige manier om natuurlijke modellen te ontdekken, vooral omdat je deze database op functie kunt doorzoeken. Als je dan verschillende organismen hebt ontdekt, is het de volgende taak om goed te kijken naar het mechanisme of de strategie achter de functie. Door de voorbeelden uit de natuur te ‘ont-biologiseren’, kunnen we bedenken hoe we de strategie in ons menselijk ontwerp kunnen inbouwen.
Resultaten en inspiratie
De casus waaraan de ingenieurs werkten, ging over visioning systemen voor optische kwaliteitscontrole om defecten te identificeren. De ingenieurs begonnen aan de casus weer met het denken in termen van de functie. Hoe zorgt de natuur voor contrast en voor een scherp beeld, zelfs bij weinig licht? Hoe minimaliseert de natuur reflectie?
Natuurlijke modellen die de ingenieurs inspireerden waren natuurlijk vele ogen: de wijd uit elkaar staande ogen van de hamerhaai die focus creëren, de ogen van de vlieg die polariserende lenzen hebben om het contrast te vergroten, de pupillen van de Tokay-gekko die zicht mogelijk maken onder lage licht intensiteit en het 360° zicht van kameleons. Maar ze vonden ook dat de duif en de reiger focus creëren door hun kop tussen twee punten te bewegen, dat de begoniabladeren diffuus licht kunnen focusseren met kleine lenzen, en dat vleermuizen beelden maken met ultrasoon geluid. Verder ontdekten ze dat sneeuwalgen pigment op materialen gebruiken om reflectie te voorkomen en dat de structuur van slangenhuid ook reflective vermindert.
Dit leidde tot een aantal zeer bruikbare ideeën om in hun vision systeem te implementeren, variërend van het werken met twee camera’s om een stereobeeld te creëren, tot het toevoegen van een pigment aan de inkt om het contrast te verbeteren of om met diffuus licht te werken, maar er dan wel het maximale uit te halen met meerdere kleine lenzen. Andere strategieën voor verbeteringenkunnen het gebruik van echografie zijn als een alternatieve manier om een beeld te creëren, of het opruwen van het oppervlak van de meest reflecterende delen om reflectie te verminderen.
Tijdens de evaluatie van de workshop gaven de ingenieurs aan dat ze de workshop Biomimicry interessant hadden gevonden; “Het bood een basis waarop wij, als ingenieurs, oplossingen kunnen nabootsen die de natuur gebruikt om zichzelf in stand te houden” en zij merkten op: “Het levert leuke ideeën op en is een andere manier om naar problemen te kijken. Het bevordert creativiteit.” Ze “hebben veel geleerd van uitleg over de mindset van Biomimicry en vonden de website (www.asknature.org) en de specifieke tools (van Biomimicry 3.8) erg waardevol”.
Voeg commentaar toe