Reem
07-28-2023, 10:28 AM
El radar, las luces LED, el velcro, la visi?n nocturna, tejidos sintéticos, modelos de trenes… La naturaleza ha inspirado incontables avances humanos. Es la biom?mesis, biomimética o dise?o bioinspirado. Incluso la tecnolog?a m?s puntera toma en ocasiones a la naturaleza como modelo. Ahora, un grupo de investigadores ha redise?ado el Boeing 777 inspir?ndose en las alas de las libélulas. Si el modelo sale adelante, el avi?n ser? m?s ligero, m?s fuerte y m?s sostenible.
La naturaleza es sabia. No en vano suma 3.800 millones de a?os de experiencia, en el transcurso de los cuales ha creado formas de vida que se han sabido adaptare a todos los ambientes. De ah? que muchos cient?ficos busquen en la naturaleza soluciones eficientes a los problemas.
La aviaci?n es uno de los sectores que m?s se ha beneficiado de la biomimética. "Cuando miras a una libélula, ves alas que han evolucionado durante millones de a?os hasta convertirse en una estructura incre?blemente liviana, eficiente y fuerte", se?ala Masoud Akbarzadeh de la Escuela de Dise?o Weitzman de la Universidad de Pensilvania, uno de los autores del estudio, publicado en ‘Advanced Science’.
?l y su equipo estaban interesados en la geometr?a de la superficie y la estructura interna de las venas de las alas de la libélula.*La intrincada configuraci?n jer?rquica del ala proporciona fuerza y flexibilidad y permite que las libélulas generen sustentaci?n y maniobren r?pidamente, a?ade.
https://aglitk.com/clip/feec37b2-2161-4329-bc1c-4bc8c4644065_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Una libélula sobre una te?a de ara?a. | pixabay
"Cuando miramos de cerca los patrones en el ala de una libélula, nos dimos cuenta de que incluye muchos pol?gonos convexos", relata Akbarzadeh. "La red convexa del ala es muy similar a las redes eficientes que dise?amos utilizando el método de est?tica gr?fica que investigamos y desarrollamos en el laboratorio", comenta.
"Entonces pensamos, '?podr?amos usar nuestras herramientas de an?lisis basadas en geometr?a para analizar estos patrones y recrearlos bajo diferentes condiciones para otros tipos de alas?’".
Una red de venas muy compleja
Los investigadores analizaron las complejidades de la red de venas geométricas del ala de la libélula empleando una metodolog?a propuesta por James Clerk Maxwell en 1864 llamada ‘diagramas rec?procos de Maxwell’.*Esta herramienta de an?lisis, utilizada para calcular el equilibrio de fuerzas en un sistema, desempe?? un papel importante en la decodificaci?n de la f?sica de la estructura del ala de la libélula.
"Hab?a una correlaci?n entre el grosor de los componentes o miembros constituyentes conectados y el equilibrio en el plano de esa red", explica Akbarzadeh.
"En términos m?s simples, es como tomar la red vascular de la libélula, tirar de ella desde todos los lados y descubrir que la estructura general funciona perfectamente como una red de tracci?n, al menos en un plano 2D", a?ade.
"Esto fue impactante", admite, "porque el ala est? dise?ada para un comportamiento de flexi?n asociado con movimientos de aleteo en lugar de una red de solo tensi?n o solo compresi?n".
Este hallazgo permiti? a los autores investigar el comportamiento de la estructura del ala.*"Finalmente, demostramos que este enfoque podr?a posibilitar estructuras de ala m?s eficientes contra la flexi?n fuera del plano", detalla Akbarzadeh.
https://aglitk.com/clip/31e44dac-5add-4d8b-a81e-22c97d163c15_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg boeing 777. | EFE
El equipo dividi? la geometr?a del ala en la red vascular interna y los bordes exteriores.*As?, pudieron trazar un mapa de c?mo las estructuras internas dentro del ala de la libélula podr?an verse afectadas por los otros componentes, explica Nathi Magubane,*oficial de noticias cient?ficas de la Universidad de Pensilvania*
Los dise?adores usaron los diagramas de forma y fuerza del ala de la libélula como un conjunto*de datos de entrenamiento*para desarrollar un modelo de aprendizaje autom?tico que podr?a generar redes estructurales que reflejaran fielmente la geometr?a real del ala. El hallazgo proporcion? datos valiosos para entrenar su algoritmo*de aprendizaje autom?tico.
Ahorro considerable en combustible
"Imaginemos un ala de avi?n dise?ada siguiendo los principios observados en la de una libélula", expone Akbarzadeh.*"Al hacerlo, podr?amos crear aviones m?s livianos y eficientes, utilizando menos materiales, lo que generar?a ahorros considerables en combustible y costos, sin mencionar una reducci?n sustancial en la huella ambiental de la aviaci?n".
"Los miembros del equipo aplicaron sus hallazgos a escenarios del mundo real incorporando dise?os inspirados en libélulas en un fuselaje extruido en 2D de un ala de Boeing 777 a escala 1:120 y observaron una mejora significativa en la eficiencia estructural de las alas", recoge Magubane.
El dise?o de la libélula mejor? la rigidez fuera del plano en un asombroso 25%, lo que sugiere el potencial para dise?os de alas m?s ligeros y eficientes. "Esto no solo afirma la practicidad de la investigaci?n, sino que también ofrece una visi?n tentadora del futuro de la aviaci?n", augura Akbarzadeh.
https://aglitk.com/clip/5a8f038a-7761-4de9-a040-39afc7883e49_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Ejemplo de biomimesis: un mart?n pescador y un tren bala japonés. | pixabay / aep
?Cu?les ser?n los siguientes pasos? El equipo planea profundizar en la estructura 3D del ala de la libélula, con la esperanza de descubrir m?s inspiraciones de dise?o. También quieren refinar su modelo de aprendizaje autom?tico, mejorar sus capacidades predictivas y aumentar la precisi?n de la recreaci?n de la estructura artificial.
"Este estudio destaca el potencial sin explotar del dise?o inspirado en la naturaleza", apunta Akbarzadeh.*"A través de la fusi?n sinérgica del aprendizaje autom?tico, la biolog?a estructural y la ingenier?a, est? surgiendo una nueva frontera que promete una ola de innovaci?n en varias disciplinas".
"A medida que continuamos escudri?ando las intrincadas estructuras del mundo natural en busca de inspiraci?n, ?quién sabe qué otros secretos podr?amos descubrir? Desde libélulas hasta otros animales alados, nuestro viaje de descubrimiento apenas comienza", finaliza Akbarzadeh.
Informe de referencia: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207635
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/medio-ambiente/seria-avion-alas-libelula-ciencia-90419234)
La naturaleza es sabia. No en vano suma 3.800 millones de a?os de experiencia, en el transcurso de los cuales ha creado formas de vida que se han sabido adaptare a todos los ambientes. De ah? que muchos cient?ficos busquen en la naturaleza soluciones eficientes a los problemas.
La aviaci?n es uno de los sectores que m?s se ha beneficiado de la biomimética. "Cuando miras a una libélula, ves alas que han evolucionado durante millones de a?os hasta convertirse en una estructura incre?blemente liviana, eficiente y fuerte", se?ala Masoud Akbarzadeh de la Escuela de Dise?o Weitzman de la Universidad de Pensilvania, uno de los autores del estudio, publicado en ‘Advanced Science’.
?l y su equipo estaban interesados en la geometr?a de la superficie y la estructura interna de las venas de las alas de la libélula.*La intrincada configuraci?n jer?rquica del ala proporciona fuerza y flexibilidad y permite que las libélulas generen sustentaci?n y maniobren r?pidamente, a?ade.
https://aglitk.com/clip/feec37b2-2161-4329-bc1c-4bc8c4644065_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Una libélula sobre una te?a de ara?a. | pixabay
"Cuando miramos de cerca los patrones en el ala de una libélula, nos dimos cuenta de que incluye muchos pol?gonos convexos", relata Akbarzadeh. "La red convexa del ala es muy similar a las redes eficientes que dise?amos utilizando el método de est?tica gr?fica que investigamos y desarrollamos en el laboratorio", comenta.
"Entonces pensamos, '?podr?amos usar nuestras herramientas de an?lisis basadas en geometr?a para analizar estos patrones y recrearlos bajo diferentes condiciones para otros tipos de alas?’".
Una red de venas muy compleja
Los investigadores analizaron las complejidades de la red de venas geométricas del ala de la libélula empleando una metodolog?a propuesta por James Clerk Maxwell en 1864 llamada ‘diagramas rec?procos de Maxwell’.*Esta herramienta de an?lisis, utilizada para calcular el equilibrio de fuerzas en un sistema, desempe?? un papel importante en la decodificaci?n de la f?sica de la estructura del ala de la libélula.
"Hab?a una correlaci?n entre el grosor de los componentes o miembros constituyentes conectados y el equilibrio en el plano de esa red", explica Akbarzadeh.
"En términos m?s simples, es como tomar la red vascular de la libélula, tirar de ella desde todos los lados y descubrir que la estructura general funciona perfectamente como una red de tracci?n, al menos en un plano 2D", a?ade.
"Esto fue impactante", admite, "porque el ala est? dise?ada para un comportamiento de flexi?n asociado con movimientos de aleteo en lugar de una red de solo tensi?n o solo compresi?n".
Este hallazgo permiti? a los autores investigar el comportamiento de la estructura del ala.*"Finalmente, demostramos que este enfoque podr?a posibilitar estructuras de ala m?s eficientes contra la flexi?n fuera del plano", detalla Akbarzadeh.
https://aglitk.com/clip/31e44dac-5add-4d8b-a81e-22c97d163c15_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg boeing 777. | EFE
El equipo dividi? la geometr?a del ala en la red vascular interna y los bordes exteriores.*As?, pudieron trazar un mapa de c?mo las estructuras internas dentro del ala de la libélula podr?an verse afectadas por los otros componentes, explica Nathi Magubane,*oficial de noticias cient?ficas de la Universidad de Pensilvania*
Los dise?adores usaron los diagramas de forma y fuerza del ala de la libélula como un conjunto*de datos de entrenamiento*para desarrollar un modelo de aprendizaje autom?tico que podr?a generar redes estructurales que reflejaran fielmente la geometr?a real del ala. El hallazgo proporcion? datos valiosos para entrenar su algoritmo*de aprendizaje autom?tico.
Ahorro considerable en combustible
"Imaginemos un ala de avi?n dise?ada siguiendo los principios observados en la de una libélula", expone Akbarzadeh.*"Al hacerlo, podr?amos crear aviones m?s livianos y eficientes, utilizando menos materiales, lo que generar?a ahorros considerables en combustible y costos, sin mencionar una reducci?n sustancial en la huella ambiental de la aviaci?n".
"Los miembros del equipo aplicaron sus hallazgos a escenarios del mundo real incorporando dise?os inspirados en libélulas en un fuselaje extruido en 2D de un ala de Boeing 777 a escala 1:120 y observaron una mejora significativa en la eficiencia estructural de las alas", recoge Magubane.
El dise?o de la libélula mejor? la rigidez fuera del plano en un asombroso 25%, lo que sugiere el potencial para dise?os de alas m?s ligeros y eficientes. "Esto no solo afirma la practicidad de la investigaci?n, sino que también ofrece una visi?n tentadora del futuro de la aviaci?n", augura Akbarzadeh.
https://aglitk.com/clip/5a8f038a-7761-4de9-a040-39afc7883e49_16-9-aspect-ratio_default_0.jpg Ejemplo de biomimesis: un mart?n pescador y un tren bala japonés. | pixabay / aep
?Cu?les ser?n los siguientes pasos? El equipo planea profundizar en la estructura 3D del ala de la libélula, con la esperanza de descubrir m?s inspiraciones de dise?o. También quieren refinar su modelo de aprendizaje autom?tico, mejorar sus capacidades predictivas y aumentar la precisi?n de la recreaci?n de la estructura artificial.
"Este estudio destaca el potencial sin explotar del dise?o inspirado en la naturaleza", apunta Akbarzadeh.*"A través de la fusi?n sinérgica del aprendizaje autom?tico, la biolog?a estructural y la ingenier?a, est? surgiendo una nueva frontera que promete una ola de innovaci?n en varias disciplinas".
"A medida que continuamos escudri?ando las intrincadas estructuras del mundo natural en busca de inspiraci?n, ?quién sabe qué otros secretos podr?amos descubrir? Desde libélulas hasta otros animales alados, nuestro viaje de descubrimiento apenas comienza", finaliza Akbarzadeh.
Informe de referencia: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202207635
أكثر... (https://www.sport.es/es/noticias/medio-ambiente/seria-avion-alas-libelula-ciencia-90419234)