Processo di progettazione bio-ispirato

Processo di progettazione bio-ispirata

Il design bio-ispirato esamina la struttura e il funzionamento dei sistemi organici come modelli e progetta o costruisce materiali e macchine moderne. È ampiamente considerato sinonimo di biomimesi, bio mimesi e bio gnosi, e paragonabile alla biomimetica. Il termine biomimetica deriva dalla parola greca bios, “vita”, e dal suffisso mimetico, “avente attitudine alla mimesi”.

In generale, il design ispirato dalla natura può essere una strategia per creare soluzioni alle sfide umane imitando progetti e concetti presenti in natura. È utilizzato ovunque: edifici, veicoli e persino materiali.

Processo di progettazione bio-ispirata con realtà aumentata (AR)

L'integrazione della Realtà Aumentata (AR) nel processo di progettazione bio-ispirata migliora l'interattività, la visualizzazione e l'accessibilità. Questo approccio si allinea con il concetto di "design immersivo", che utilizza la AR per creare ambienti digitali realistici per gli utenti. Inoltre, l'applicazione della AR nei processi di progettazione è stata esplorata in diversi studi, evidenziando il suo potenziale nel rivoluzionare i metodi tradizionali
(https://journals.open.tudelft.nl/abe/article/view/3753).

Pratica di Progettazione Biomimetica

I biologi sono attori chiave nel processo di progettazione biomimetica perché esso si basa fortemente sulle conoscenze biologiche; tuttavia, il ruolo del designer rimane centrale. Questa impostazione è particolarmente vera per quanto riguarda l’astrazione delle strategie biologiche in principi di progettazione più ampiamente applicabili e la loro implementazione per risolvere le sfide umane. L’obiettivo della biomimetica non è creare una replica di una forma, di un processo o di un ecosistema naturale; piuttosto, si tratta di derivare principi di progettazione dalla biologia e usarli come stimolo per l’ideazione. Una soluzione biomimetica finale dovrebbe mostrare chiaramente un trasferimento di principi funzionali o organizzativi dalla biologia.

Dopotutto, lo scopo della biomimetica è attingere alle conoscenze incarnate dai 3,8 miliardi di anni di ricerca e sviluppo della natura, e raggiungere questo obiettivo è impossibile se l’analogia funzionale tra il modello naturale e il progetto finale si perde nella traduzione.

Pratica di progettazione biomimetica migliorata con la realtà aumentata

L'integrazione della Realtà Aumentata (AR) nelle pratiche di design biomimetico migliora gli aspetti di visualizzazione, simulazione e collaborazione del processo di progettazione, portando a soluzioni più efficaci e innovative.

Visualizzazione Avanzata dei Modelli Biologici

La realtà aumentata consente ai designer di esplorare strutture biologiche in tre dimensioni, facilitando una comprensione più profonda delle relazioni tra forma e funzione. Ad esempio, i modelli AR interattivi permettono la manipolazione in tempo reale, aiutando ad astrarre principi chiave come l’efficienza energetica, l’idrofobicità o l’adesione. Questa capacità è in linea con i risultati che dimostrano come la realtà aumentata possa migliorare significativamente il processo di progettazione offrendo interazioni intuitive e tangibili con modelli virtuali (Shin et al., 2013).

Simulazioni Dinamiche di Processi Naturali
Attraverso la realtà aumentata, i designer possono simulare processi naturali come la fotosintesi o la dinamica dei fluidi all’interno di strutture biologiche, osservando il funzionamento dei sistemi in diverse condizioni. Questa simulazione dinamica offre spunti per trasferire principi biologici a progetti tecnici o architettonici, poiché la realtà aumentata supporta la visualizzazione e l’interazione con dati complessi, fondamentali per compiti di progettazione collaborativa (Nilsson et al., 2008).

Collaborazione e Ideazione Rafforzate
La realtà aumentata fornisce una piattaforma visiva condivisa che rafforza la collaborazione interdisciplinare tra biologi, ingegneri e designer. Le interazioni e simulazioni in tempo reale aiutano ad allineare prospettive e terminologie, garantendo una transizione più fluida dai principi biologici alle applicazioni tecniche. Le ricerche indicano che i sistemi AR possono creare esperienze collaborative uniche permettendo agli utenti di interagire con oggetti virtuali 3D condivisi, facilitando così una comunicazione efficace e lo scambio di idee (Lukosch, 2015).

Prototipazione Interattiva e Feedback
Utilizzando strumenti di realtà aumentata, i designer possono prototipare soluzioni bio-ispirate virtualmente e testarle in ambienti simulati. Questo approccio riduce i costi e i tempi associati alla prototipazione fisica e consente miglioramenti iterativi basati su feedback immediati. Studi hanno dimostrato che la realtà aumentata può supportare efficacemente sessioni di progettazione collaborativa, permettendo a più partecipanti di visualizzare e interagire contemporaneamente con modelli arricchiti dalla realtà aumentata (Giunta, 2022).

Investigating Spatial Augmented Reality for Collaborative Design Giunta, L. (Autore). 22 Giu 2022.

Implementazione della realtà aumentata nelle soluzioni biomimetiche

L'integrazione della Realtà Aumentata (AR) nelle pratiche di design biomimetico migliora il processo facilitando l'astrazione dei principi biologici, consentendo la sperimentazione virtuale e garantendo una traduzione funzionale accurata nelle applicazioni pratiche.

• Astrazione dei principi: L'AR permette ai designer di interagire con modelli 3D dettagliati di sistemi biologici, aiutando nell'identificazione e nell'estrazione dei principi funzionali. Questa interazione immersiva migliora la comprensione e favorisce l'innovazione nel design.
• Applicazione nel design: Attraverso la sperimentazione e la visualizzazione virtuale, l'AR facilita l'applicazione dei principi biologici astratti in scenari reali. Questo approccio consente ai designer di testare e perfezionare i progetti bio-ispirati in modo efficiente.
• Traduzione funzionale: L'AR assicura una traduzione accurata dei modelli naturali nei progetti finali fornendo strumenti per confrontare e validare dinamicamente le strategie biologiche. Questo processo di validazione dinamica aiuta a mantenere l'integrità delle soluzioni bio-ispirate (Shin et al., 2013).

Sfruttando le tecnologie AR, il processo di design biomimetico diventa più solido ed efficace, in linea con gli approcci moderni all’innovazione e alla sostenibilità guidati dalla tecnologia.

La biologia come modello e invenzioni

La natura possiede un enorme bacino di invenzioni che hanno superato la dura prova della praticità e della durabilità in un ambiente in continuo cambiamento. Per sfruttare al massimo le capacità della natura, è fondamentale creare un ponte tra biologia e ingegneria e vedere la cooperazione di esperti di entrambi i settori. Questo sforzo di collegamento può aiutare a trasformare le capacità della natura in capacità ingegneristiche, strumenti e meccanismi. Per avvicinarsi alla natura in termini ingegneristici, è necessario classificare le capacità biologiche secondo categorie tecnologiche. In altre parole, si possono prendere caratteristiche identificate biologicamente e cercare un'analogia in termini di ingegneria, come mostrato nella tabella.

Tabella 2. Somiglianze caratteristiche tra sistemi biologici e ingegneristici

Capacità naturali

Alcune delle capacità della natura possono ispirare nuovi meccanismi, dispositivi e robot. Gli esempi possono includere la capacità del picchio di colpire il legno mentre sopprime l’effetto che potrebbe danneggiare il suo cervello. Un’altra capacità ispiratrice è la possibilità, per numerose creature, di operare con molteplici opzioni di mobilità, tra cui volare, scavare, nuotare, camminare, saltellare, correre, arrampicarsi, strisciare. Sempre più spesso, le capacità ispirate dalla biologia stanno diventando pratiche, come l’evitamento delle collisioni tramite vibrisse o sonar, il camuffamento controllato e materiali con auto-riparazione. Una delle capacità più impegnative sarà creare dispositivi miniaturizzati che possano:

• volare con un’enorme manovrabilità come una libellula;
• aderire a pareti lisce e rugose come un geco;
• adattarsi alla consistenza, ai motivi e alla forma dell’ambiente circostante come un camaleonte, oppure riconfigurare il proprio corpo per attraversare tubi molto stretti come un polpo;
• elaborare immagini tridimensionali (3D) complesse in tempo reale;
• riciclare l’energia di mobilità per un funzionamento e una locomozione altamente efficienti;
• auto-replicarsi, auto-crescere utilizzando risorse dall’ambiente circostante;
• generare e immagazzinare energia chimicamente; e molte altre capacità per le quali la biologia offre un modello di ispirazione per la scienza e l’ingegneria.

Sebbene molti aspetti della biologia siano ancora al di là della nostra comprensione, sono stati compiuti progressi significativi.