Bio-inspiracja w rozwiązywaniu problemów technicznych

STRESZCZENIE: Żadna maszyna czy proces zaprojektowane przez inżynierów nie dorównuje doskonałości organizmów żywych, które stworzyła Natura w procesie ewolucji. Bardzo prężny rozwój technologii wymusza poszukiwanie nowych racjonalnych rozwiązań. Dlatego inżynierowie coraz częściej szukają inspiracji do rozwiązywania problemów technicznych w otaczającym nas środowisku naturalnym. Pomost pomiędzy rozwiązaniami spotykanymi w przyrodzie a techniką tworzy dziedzina wiedzy nazywana „bioniką”. W artykule przedstawiono wybrane zastosowania osiągnięć „bioniki” w technice i określono ogólne kierunki dalszych prac w tym zakresie.

SŁOWA KLUCZOWE: bioinspiracja, sztywność, struktura powierzchni, wytrzymałość zmęczeniowa

ABSTRACT: Any machine-tool or process designer by engineers is not as excellent as alive organisms, which manufactured the Nature in evolution process. Very intensive technology development encourages engineers for looking for new original solutions. Because of this fact engineers very often are looking for inspiration in natural surroundings. The bridge between solutions occurring in natural surroundings and technique create the area of knowledge named the “bionic”. In the paper the chosen applications of bionic achievements in technical area are presented. The general directions of further works in this area are also presented.

KEYWORDS: bioinspiration, stiffness, surface structure, fatigue strenght, wear resistance

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Samek A., Bionika – wiedza przyrodnicza dla inżynierów, Wydawnictwa AGH, Kraków 2010.
• Tkacz E., Borys P., Bionika, WNT, Warszawa, 2006.
• Oczoś K.E. , Kawalec A., Kształtowanie metali lekkich, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2012.
• Ruszaj A., Skoczypiec S., Wyszyński D., Lipiec P., Wybrane aspekty zastosowania mikro i nanotechnologii w procesach wytwarzania, Inżynieria Maszyn, 4, 7-18, 2011.
• Luriie-Luke E., Product and technology innovation: What can biomimicry inspire, Biotechnology Advances 32 (2014), 1494-1505.
• Shu L.H., Ueda K., Chiu I., Cheong H., Biologically inspired designe, CIRP Annals – Manufacturing Technology 60 (2011), 673-693.
• Grigorian M., Biomimicry and theory of Structures – Design Methodology Transfer from Trees to Moment Frames, Journal of Bionic Engineering 11 (2014) 638-648.
• Zhao L., Chen W., Ma J., Yang Y., Structural bionic design and experimental verification of a machine tool column, Journal of Bionic Engineering Suppl. ( 2008), 46-52.
• Mill F., Sherlock A., Biological analogies in manufacturing, Computers in industry 43 (2000) 153-160.
• Quin S., Gaughran W., Bionics-an inspiration for intelligent manufacturing and engineering, Robotics and computer – integrated manufacturing 26 (2011) 620-632.
• Walter L., Isenmann R., Moehrle M.G., Bionic in patents – semantic based analysis for the exploitation of bionic principles in patents, Procedia Engineering 9(2011) 620-632.
• Zhao L., Ma J., Chen W., Guo H., Lightweight Design and verification of Gantry Machining Centre Crossbeam Based on Scructural Bionic, Journal of Bionic Engineering 8 (2011) 201 – 206.
• Emmelmann C., Sander P., Kranz J., Wycisk E., Laser additive Manufacturing and Bionic, Redefining Lightweight Design, Physics Procedia 12(2011) 364-368.
• Li B., Hong J., Liu Z., Stiffness design of machine tool structures by a biologically inspired topology optimization method, International Journal of Machine Tools & Manufacture (2014), tttp://dx.doi.org/10.10.16/j.ijmachtools.2014.03.005.
• Linke B.S., Moreno J., New Concept for bio-inspired grinding, Journal of Manufacturing Processes 19 (2015) 73 – 80.
• Chen Z., Lu S., Song X., Zhang H., Yang W., Zhou H., Effects of bionic units on the fatigue wear of gray iron surface with different shapes and distributions, Optics & Laser Technology 66 (2015) 166-174.
• Lu J., Yang CH., Zhang L., Feng A., Jang Y.,Mechanical Properties and Microstructure of Bionic Non-Smooth Stainless Steel Surface by Laser Multiple Processing, Journal of Bionic Engineering 6 (2009) 180 – 185.
• Michio Kakau, Przyszłość umysłu – Dążenie nauki do zrozumienia i udoskonalenia naszego umysłu (tytuł oryginału; The future of the mind – The scientific Quest to understand , enhance and unpower the ind), Prószyński Media. Sp. Z. oo, Warszawa 2014].
• Ling Zhao, Jianfeng Ma, Ting Wang, Denghai Xing; Lightweight Design of Mechanical Structures based on Structural Bionic Methodology; Journal of Bionic Methodology 7 Suppl. (2010) 224 – 231.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.12.544