Alam adalah perancang bangun terbaik. Bionik mencoba meniru alam dalam menciptakan struktur sederhana dan ringan tapi sangat stabil, seperti pada tulang, tanduk atau sayap pelindung kumbang.
Iklan
Struktur Bangunan Ringan Tiru Sayap Kumbang
04:16
Di Institut Teknologi Karlsruhe ilmuwan berusaha mengurai rahasia sayap kumbang, dan mungkin suatu saat menggunakannya untuk mendirikan bangunan. Para ilmuwan memanfaatkan proses pencitraan 3D terbaru, yaitu Radiografi-Mikrotomografi. Pancaran radiasinya diciptakan di dalam pemercepat partikel yang berukuran sebesar rumah.
Tomy dos Santos Rolo, pakar fisika di Institut Teknologi Karlsruhe menjelaskan: "Ini adalah sumber pancaran sinkroton, di mana elektron dimampatkan oleh magnet... dan memproduksi pancaran röntgen sangat intensif. Itu kami gunakan untuk menciptakan citra dengan resolusi amat tinggi".
Karena radiasinya sangat berbahaya bagi makhluk hidup, kumbang percobaan digerakan dengan tangan robot. Dengan itu dibuat sebuah video röntgennya.lmuwan mengawasi prosedurnya dari sebuah ruang kontrol.
Dari data yang diperoleh peneliti menciptakan model dan menghitung citra tiga dimensi dengan resolusi tinggi, di mana orang bahkan bisa mengenali detail sebesar beberapa mikrometer pada sayap kumbang. Impuls cahaya mengungkap struktur mikro pada bagian dalam sayap.
Rancang bangun istimewa
Sayap kumbang memiliki rongga. Karena itu sangat ringan. Stabilitas tercipta karena bagian atas dan bawah sayap terhubungi lewat struktur penopang. Selain itu, sayap melengkung. Itu juga memberikan stabilitas tambahan. Ibaratnya selembar kertas. "Jika teletak datar di atas meja, maka bisa dilengkungkan ke berbagai arah. Tapi jika melengkung ke arah tertentu, tidak bisa dilengkungkan lagi ke arah lain" ujar pakar fisika Tomy dos Santos Rolo.
Bagaimana Teratai Menginspirasi Desain Pesawat Masa Depan
Mesin cetak tiga dimensi membuka kemungkinan baru buat ilmuwan dan desainer untuk meracik konsep pesawat masa depan. Alam adalah sumber inspirasi terbesar.
Foto: AIRBUS S.A.S.
Keajaiban Alam
Bunga teratai sebenarnya tumbuhan berdaun tipis. Tapi salah satu spesies terbesar yang tumbuh di Amerika Selatan ini misalnya mampu diduduki seorang bayi. Jenis yang lebih besar lagi bahkan mampu menahan bobot tubuh orang dewasa. Lantas apa rahasia teratai?
Foto: picture-alliance/dpa/R.Nederstigt
Memindai Rahasia Teratai
Rahasia tersebut coba diungkap oleh seorang pakar penerbangan Airbus. Ia awalnya memindai struktur daun teratai dengan pemindai tiga dimensi. Setelahnya ia menganalisa data tersebut lewat komputer.
Foto: Airbus
Berbagi Beban Lewat Struktur Alam
Melalui teknologi bionik ilmuwan bisa meniru struktur yang ada di alam dan meraciknya ke dalam desain atau konstruksi. Contoh dalam gambar ini berasal dari Institut Alfred Wagener untuk Penelitian Laut di Jerman. Di sini ilmuwan meniru alam buat menciptakan struktur jaringan yang mampu menahan bobot besar.
Jaringan Terbagi
Struktur serupa bisa ditemukan pada bunga teratai. Cuma saja jaringan yang membentuk daun teratai lebih besar dan padat, terutama pada bagian yang menahan beban paling besar. Sementara pada bagian yang tidak dibebani dengan bobot besar, strukturnya lebih longgar dan ramping.
Foto: Airbus
Sayap Teratai
Inilah hasilnya: Sebuah spoiler (rem pada sayap) yang diproduksi Airbus dengan meniru struktur teratai dan dicetak secara tiga dimensi dengan laser. Spoiler ini memiliki konstruksi logam yang sangat ringan dan stabil. Tanpa teknologi 3-D, spoiler sayap ini tidak bisa diproduksi.
Foto: DZP/Ansgar Pudenz
Inspirasi di Dunia Mikro
Bukan cuma teratai yang bisa dijadikan inspirasi untuk konstruksi ringan. Gambar ini adalah foto mikroskop sebuah alga plankton. Struktur organisme kecil ini harus mampu menahan bobot yang sangat tinggi. Prinsip konstruksi ini tercipta lewat evolusi jangka panjang.
Foto: Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung
Ringan Berkat Alga
Ilmuwan lalu meniru alga plankton untuk membuat struktur konstruksi ringan yang kemudian digunakan di banyak bidang, antara lain untuk pembuatan pesawat atau mobil. Salah satu bagian sayap pesawat ini juga dibuat dengan konsep sama dengan mesin cetak tiga dimensi.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Penerbangan Masa Depan
Desain pesawat ini dibuat dengan teknologi bionik. Badan pesawat misalnya terlihat seperti sebuah pohon. Studi yang diusung Airbus ini memang belum mungkin diproduksi dengan teknologi yang ada saat ini. Tapi desain dan konsepnya memberikan prespektif mengenai burung besi masa depan.
Foto: AIRBUS S.A.S.
Berkat Mesin Cetak 3D
Mesin cetak logam yang mulai digunakan Airbus tahun 2016 bisa memproduksi bagian-bagian kecil pesawat - hingga panjang sisi sekitar satu meter. Mesin cetak 3D saat ini memang belum bisa memproduksi seluruh bagian pesawat. Tapi teknologi yang ada mampu membuat bagian kecil menjadi lebih ringan dan dengan begitu membantu menghemat bahan bakar.
Foto: AIRBUS S.A.S.
9 foto1 | 9
Apa yang istimewa pada struktur penopang antara sisi atas dan bawah sayap? Penopang terdiri dari ikatan serat, yang menghubungkan sisi atas dan bawah dan menjadikannya unit yang stabil.
Para srsitek di institut untuk rancangan berbasis komputer di Stuttgart meneliti prinsip rancang bangun ini dengan cermat dan mengembangkan sebuah prosedur teknis, untuk meniru basis rancang bangunnya. Sayap kumbang terdiri dari Chitin, model arsitektonis dari serat gelas dan serat karbon. Keduanya memiliki kesamaan: ringan dan stabil.
Moritz Dörstelmann pakar dari Institut untuk perancangan berbasik komputer di Stuttgart menjelaskan: "Kami ingin menggunakan prinsip konstruksi ringan dari contoh biologi bagi produk teknis. Dua aspek yang sangat menarik buat kami. Pertama: hubungan serat antara sisi atas dan bawah. Yang kedua: geometri pada sayap yang melengkung, yang memberikan kekokohan pada sayap."
Produksi dibantu robot
Sebuah robot membuat bagian bangunan sepenuhnya secara otomatis. Jaringan serat mengikuti arah gaya dalam elemen bangunan. Bentuk elemen bangunan tercipta dari interaksi lengkungan jejaring serat. Jaringan serat yang lurus dihubungkan dengan permukaan yang melengkung secara kompleks.
Proses pembuatannya hanya membutuhkan sedikit material, karena serat hanya dipasang, di bagian di mana ada gaya tarikan atau tekanan pada bangunan. Jadi tercipta banyak ruang hampa, yang membuat elemen bangunan jadi ringan.
"Di bagian tertentu kita bisa melihat dengan jelas, bagaimana ikatan serat saling menyilang. Dan gari-garis yang sebenarnya lurus, mengalami perubahan bentuk. jika mendapat tekanan. Ini menyebabkan perubahan besar bentuk serat. Dan memungkinkan kami mengembangkan geometri lengkungan dari proses ini" kata pakar desain tersebut..
Dengan cara ini terbentuk konstruksi ringan yang efisien dan stabil, sekaligus bentuk konstruksi serta arsitektur yang sepenuhnya baru.
Bionik dan Desain
Desainer dan arsitek sering menggunakan contoh bionik. Untuk itu, diambil prinsip konstruksi dari alam.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Teknik Mencontoh Alam
BionicOpter yang sangat ringan dari perusahaan Festo bisa terbang ke berbagai arah. Ia meniru cara terbang sejenis belalang.
Foto: FESTO
Contoh Pertumbuhan Pohon
Batang pohon ini mengalami kerusakan. Sel-sel di sekitar luka bereaksi dan menyebabkan pohon tetap stabil. Dalam Bionik pohon juga menjadi contoh baik konstruksi.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Cabang Sebagai Struktur Penyangga
Kursi ini tampak hampir serupa pohon. Pembagian kekuatan penting agar dapat menahan berat tubuh manusia. Ini dikembangkan seorang mahasiswa jurusan desain yang kerjasama dengan perusahaan Sachs Engineering, dengan mencontoh pertumbuhan pohon.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Teori dan Praktek pada Mobil
Paling kiri bisa dilihat contoh suku cadang biasa. Di sebelah kanannya suku cadang sama tetapi dibentuk lebih halus, seperti pohon. Itu ditunjukkan peneliti pada Institut Teknologi Karlsruhe.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Kuat Tapi Ringan
Ragum, yang banyak digunakan di bengkel kendaraan, biasanya berbobot berat. Peralatan pada gambar ini berbobot lebih ringan, tapi bisa menanggung beban yang sama besar seperti peralatan konvensional. Bagi montir ini sangat membantu.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Ringan dan Cantik
Gerobak dorong ini juga meniru bentuk pohon atau tulang. Bobot yang diangkut bisa disokong secara optimal. Gerobak ini tidak hanya berguna, tapi juga bisa jadi hiasan di taman.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Lentur Seperti Sirip Ikan
Efek "Fin Ray" demikian disebutnya, jika sebuah benda berbentuk tongkat menjadi lentur jika terkena tekanan. Itu juga terjadi pada sirip ikan. Sehingga ikan bisa berenang di air dengan cepat serta menghemat energi.
Foto: DW/F.Schmidt
Bersihkan Sudut Ruang dengan Tenaga Ikan
Kemoceng ini menggunakan efek sirip ikan secara optimal. Dengannya orang bisa membersihkan sudut yang sulit dijangkau.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Contoh Mungil bagi Ide Besar
Struktur jaringan ini berasal dari kerangka sel Diatom, sejenis alga atau ganggang yang berukuran kecil. Yang mengagumkan adalah, bukan hanya satu struktur sarang lebah yang bisa dilihat, melainkan jaringan sarang yang bertumpukan. Ganggang jenis ini sangat stabil walaupun kecil.
Foto: Alfred-Wegener-Institut für Polar und Meeresforschung
Kurcaci dan Raksasa
Model sebuah Diatom jika dibandingkan dengan baling-baling yang digunakan di lepas pantai. Di tengah laut, dasar konstruksi ini harus mampu menahan beban berat. Dibuatnya dari pipa biasa, dengan mencontoh kerangka alga.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Tak Bersuara Seperti Burung Pemangsa
Ventilator dan kipas angin ini menggunakan prinsip baling-baling. Kipas ini memiliki lingkaran luar yang menyebabkan turbulensi udara jika diputar. Burung pemangsa juga menyebarkan bulunya di ujung sayap, untuk menghindari suara, karena terbang melawan angin jika menyergap mangsa.
Foto: DW/Fabian Schmidt
Bukan Fiksi Ilmiah
Ubur-ubur yang dibuat perusahaan Festo bisa berenang di dalam tanki di Pameran Industri Hannover. Penampilannya menunjukkan seolah datang dari masa depan. Tetapi bionik sudah banyak ditemukan dalam hidup sehari-hari.