Biomimicry voor 3D printing-18062014_def
2 likes1,307 views
Presentation about the value of biomimicry for sustainable 3D printing solutions Inspired by Biomimicry 3.8 Institute & Biomimicry Educational Network
More Related Content
Viewers also liked (20)
Similar to Biomimicry voor 3D printing-18062014_def (20)
More from Leen Gorissen (9)
Biomimicry voor 3D printing-18062014_def
- 1. 08/05/2015 Leen Gorissen BIOMIMICRY INSPIRATIE UIT DE NATUUR VOOR 3D PRINTING
- 2. 08/05/2015 2 息 2014, VITO NV Presentatie gebaseerd op open source info 息 Biomimicry Educational Network; Ask Nature database; Biomimicry 3.8 Institute
- 3. 08/05/2015 3 息 2014, VITO NV STAD GEBOUWD DOOR MENS
- 4. 08/05/2015 4 息 2014, VITO NV STAD GEBOUWD DOOR NATUUR
- 5. 08/05/2015 5 息 2014, VITO NV HET VERSCHIL ZIT NIET WAT WE WILLEN BEREIKEN MAAR HOE WE HET DOEN. BV EXOSKELET Calcium-carbonaat 損 Exoskelet wordt gebouwd door organismen met lokale grondstoffen 損 Calcium + CO2 uit zeewater 損 Lage temperaturen, lage energie input, afvalvrij 損 4,5 milj jaar oud proces Beton 損 Cement komt van ontginning van kalksteen 損 Afzetting oude oceanen, rijk aan calcium carbonaat 損 Zwaar materiaal, explosieven, hoge temperaturen, transport
- 6. 08/05/2015 6 息 2014, VITO NV MENSELIJK ONTWERP PRODUCEERT CO2 Mijnbouw: 39 miljard ton/jaar Verhitting: >1400属C Verpakking Transport 6% van jaarlijkse CO2 productie wereldwijd 息 L-R:Dionatan ZibeS, CC-BY-NC; Wikimedia user Linguis9c Demographer, public domain; Flickr user Judy_&_Ed, CC-BY-NC
- 7. 08/05/2015 7 息 2014, VITO NV Ter plekke geproduceerd Vorm naar functie Gebruikt CO2 als bouwsteen Lage temperatuur Afvalvrij, niet toxisch Opslag CO2 NATUURLIJK ONTWERP SLAAT CO2 OP 息 NOAA, public domain
- 8. 08/05/2015 8 息 2014, VITO NV KUNNEN WE LEREN VAN NATUURLIJK ONTWERP? = BIOMIMICRY Bios: leven Mimesis: nabootsen
- 9. 08/05/2015 9 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY: INNOVATIE GENSPIREERD DOOR DE NATUUR
- 10. 08/05/2015 10 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY: WAT WERKT, WAT GESCHIKT IS EN WAT KAN BLIJVEN BESTAAN IN EEN MILIEU MET BEPERKTE GRONDSTOFFEN 息 public domain
- 11. 08/05/2015 11 息 2014, VITO NV EEN ANDER PERSPECTIEF De geschiedenis van de aarde samengevat in een kalenderjaar
- 12. 08/05/2015 12 息 2014, VITO NV ESSENTILE ELEMENTEN Duurzaamheid Leren van de natuur en lessen toepassen Opheffen scheiding mens natuur
- 13. 08/05/2015 13 息 2014, VITO NV ESSENTILE PRINCIPES
- 14. 08/05/2015 14 息 2014, VITO NV VERSCHILLENDE NIVEAUS VORM model - oppervlakte - textuur PROCES serie van activiteiten (ECO)-SYSTEEM Netwerk waarvan geheel meer is dan de som van de onderdelen
- 15. 08/05/2015 15 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY VOORBEELD NAAR VORM Shinkansen Kogel Trein in Japan haalt 200km/u Probleem = geluid omwonenden klagen over donderend geluid elke keer de trein uit een tunnel komt Hoe snelle overgang tussen twee milieus met verschillende dichtheid opvangen? Vorm van de snavel vangt de plotse weerstandsverhoging (turbulentie) van de gecomprimeerde lucht in tunnels op. De neus van de trein bouwen in de vorm van de snavel van de ijsvogel: stillere trein, 15% reductie in elektriciteitsverbruik, 10% hogere snelheid. 息 Emily Harrington(c) wildxplorer
- 16. 08/05/2015 16 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY VOORBEELD NAAR PROCES Bedrijf CALERA maakt cement met CO2 uit rookgassen als bouwsteen
- 17. 08/05/2015 17 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY VOORBEELD NAAR SYSTEEM Eco-machine zuivert afvalwater zonder chemicali谷n 息 John Todd Ecological Design
- 18. 08/05/2015 18 息 2014, VITO NV MEER VOORBEELDEN
- 19. 08/05/2015 19 息 2014, VITO NV HAAIEN: ANTIBACTERILE OPPERVLAKTEN Voor dieren die enorm traag door de oceanen zwemmen zijn haaien opvallend proper: er zijn geen free-riders op hun huid zoals bij walvissen. Dit komt dankzij de microstructuur van de haaienhuid: de schub-achtige huid is bezaaid met microscopisch kleine tandjes dentikels die geribbeld zijn met longitudinale gleuven. 息 Albert Kok 息 Mark Carwadine
- 20. 08/05/2015 20 息 2014, VITO NV Dankzij deze microstructuur is de haaienhuid extreem antibacterieel. Door deze structuur na te bootsen in synthetische coatings en folie vermijd je het gebruik van chemicali谷n, ontsmettingsmiddelen en antibiotica. Deze toepassing biedt ook een oplossing voor antibiotica resistentie. Bedrijf Sharklet heeft dit principe nagebootst in klevende folies, medische toepassingen en consumentengoederen en biedt zo simpele, kosteneffectieve en bacteri谷nvrije oplossingen. HAAIEN: ANTIBACTERILE OPPERVLAKTEN
- 21. 08/05/2015 21 息 2014, VITO NV TERMIETEN: NATUURLIJK AIRCO SYSTEEM Termieten leven met miljoenen in 辿辿n termietenheuvel. Het lijkt op een heuvel modder, maar binnenin vind je een onge谷venaard comfort: met enkel natuurlijke elementen bouwen ze het equivalent van een wolkenkrabber, waar temperatuur, verluchting en vochtigheidsgraad constant zijn. 息 John W. Banagan/Getty Images 息 Inhabitat息 Sandias, Wikipedia, public domain
- 22. 08/05/2015 22 息 2014, VITO NV TERMIETEN: NATUURLIJK AIRCO SYSTEEM Via een vernuftig systeem van buizen en tunnels scheppen termieten de ideale omstandigheden om te overleven en dit enkel op basis van hernieuwbare energie. Binnenin kweken ze schimmels als voedsel. Deze schimmels vereisen een constante temperatuur van 30o C, terwijl de temperatuur buiten varieert van 1.5o C s nachts tot 40oC overdag. Via het actief openen en sluiten van ventilatie-openingen zijn de termieten in staat om de temperatuur en verluchting binnen hun heuvel constant te houden. 息 Inhabitat息 John W. Banagan/Getty Images
- 23. 08/05/2015 23 息 2014, VITO NV Toegepast in het Eastgate centre in Harare, Zimbabwe: een optimaal binnenklimaat met een opvallend laag energiegebruik Het kantoorgebouw verbruikt minder dan 10% van de energie van een conventioneel kantoorgebouw van dezelfde omvang (huur 20% lager). De besparing komt neer op 3.5 miljoen USD in vergelijking met een traditionele airconditioning. TERMIETEN: NATUURLIJK AIRCO SYSTEEM
- 24. 08/05/2015 24 息 2014, VITO NV Ondanks hun enorme gestalte en gewicht kunnen bultruggen uiterst gemakkelijk manoeuvreren om hun prooien te vangen. Biologen hebben ontdekt dat ze hun beweeglijkheid vooral te danken hebben aan hun knobbelige flippers. Water dat over gladde flippers stroomt breekt op in turbulente vortices terwijl dit niet gebeurt bij flippers met tuberculen en de bultruggen dankzij deze knobbels beter hun grip op het water houden. 息 Leigh Robert Hilbert BULTRUG: LIFT VERBETEREN EN ZOG VERKLEINEN
- 25. 08/05/2015 25 息 2014, VITO NV 息 whalepower BULTRUG: LIFT VERBETEREN EN ZOG VERKLEINEN 息 Giles Breton Modelleren en testen van namaakflippers in windtunnel: T.o.v. conventionele flippers vertonen flippers met tubercules voordelen in vloeistofdynamica: 32% minder weerstand 8% toename in stuwkracht 40% scherpere aanvalshoek
- 26. 08/05/2015 26 息 2014, VITO NV @ Whalepower Concept vertalen naar windturbines: hogere effici谷ntie: meer lucht bewegen, minder energieverlies 80% minder geluidshinder Groot potentieel om veiligheid en prestaties te optimaliseren bij vliegtuigen, ventilatoren, propellers, BULTRUG: LIFT VERBETEREN EN ZOG VERKLEINEN 息 whalepower
- 27. 08/05/2015 27 息 2014, VITO NV VLINDERS: KLEUR DANKZIJ STRUCTUUR Enlarged view of the surface of butterfly wings after application of replicative coating (Carlo Pantano/Akhlesh Lakhtakia, Penn State) De schubben op hun vleugels zijn opgebouwd uit verschillende lagen van prote誰nen die op verschillende manieren het invallende licht breken. De schubben bestaan uit microscopische richeltjes en dwars structuren van bio-fotonische kristallen. De kleur die we zien is dan ook niet het gevolg van pigmenten maar wel het spel van licht en structuur. Luis Miguel Bugallo S叩nchez, Wikimedia Commons
- 28. 08/05/2015 28 息 2014, VITO NV 息 Emily Harrington Deze interageren met lichtgolven en reflecteren een glanzend/glinsterend kleurspel. Nabootsing van deze microscopische lagen in coatings en materialen cre谷ert kleur zonder het gebruik van pigmenten (en dus ook zonder toxische afvalstoffen). Deze methodiek kan toegepast worden in glas, stoffen, verf, Nabootsing van dit principe op nanoschaal in een structuur van titaniumoxide verhoogt de lichtabsorptie van dunnefilm zonnecellen. VLINDERS: KLEUR DANKZIJ STRUCTUUR 息 Morphotex
- 29. 08/05/2015 29 息 2014, VITO NV VLINDERS: KLEUR DANKZIJ STRUCTUUR 息 asknature, org http://www.asknature.org/strategy/1d00d97a206855365c038d57832ebafa
- 30. 08/05/2015 30 息 2014, VITO NV Lotus staat symbool voor reinheid en zuiverheid. Het blad blijft altijd schoon en droog, zelfs in de meest modderachtige omgeving. Plantkundigen ontdekten dat de plant zijn zuiverheid dankt aan een enorm ruw oppervlak. Het blad is bezaait met onzichtbaar kleine knopjes die het als een speldenkussen bedekken. LOTUS: ZELFREINIGENDE OPPERVLAKTEN 息 Xiangxi/Flickr @ William Thielicke
- 31. 08/05/2015 31 息 2014, VITO NV - Door deze structuur is het oppervlak extreem waterafstotend. Vuil komt enkel met de bovenkant van de knopjes in contact. - Het contact met vuildeeltjes is zo minimaal dat het vuil zich bij de eerste de beste regenbui gewillig laat afvoeren. - Nabootsen van deze structuur is interessant voor vele industri谷le toepassingen: verf, glas, kleding, LOTUS: ZELFREINIGENDE OPPERVLAKTEN
- 32. 08/05/2015 32 息 2014, VITO NV GEKKO: KLEEFKRACHT OVERKLAST ZWAARTEKRACHT https://webdisk.lclark.edu/autumn/reprints/06-AutumnAmSciCVR.pdf?ticket=t_d9VVAITO
- 33. 08/05/2015 33 息 2014, VITO NV GEKKO: KLEEFKRACHT OVERKLAST ZWAARTEKRACHT Foto: Paul D. Stewart Hun kleefvermogen is zo groot dat ze met 辿辿n teen aan het plafond kunnen blijven hangen. Geheim van die enorme kleefkracht : De voetzolen zijn bedekt met miljoenen uitzonderlijk kleine haartjes en elk haartje is nog eens duizenden malen vertakt (ca 500.000 haartjes per voet). De haartjes zijn zo klein dat er verrassende krachten in het spel komen: van der Waalskracht (aantrekkingskrachten tussen moleculen). Miljoenen kleine krachten maken 辿辿n superkracht; 4 pootjes kunnen tot 30kg dragen. Source-geckolab.lclark.edu 息 Stanford University
- 34. 08/05/2015 34 息 2014, VITO NV GEKKO: KLEEFKRACHT OVERKLAST ZWAARTEKRACHT Foto: Paul D. Stewart Universiteit van Manchester heeft dit principe toegepast om gekko-plakband te maken. Net als de haartjes van de gekko, zo plakken hier miljarden kleine plastic draadjes (nog geen micrometer dik) aan ieder oppervlak. Ze zijn zo sterk dat het plakband 1 kg gewicht kan hebben per vierkante cm. Ze kunnen toegepast worden om computer chips op te plakken in stof vrije ruimtes en uiterst fijne draadjes te bevestigen. Het plakband kan meerdere keren gebruikt worden en laat geen plakresten, geen chemicali谷n achter zoals gewoon plakband. Toepassingen zijn veelzijdig: folie, klimgerief,
- 35. 08/05/2015 35 息 2014, VITO NV GLASSPONS: FLEXIBEL SKELET VAN GLAS WEERSTAAT ENORME DRUK OP DE ZEEBODEM - Het venusmandje is een glasspons die in kokers groeit van ca 20 cm hoog en 2 cm doorsnee - De cilinder bestaat uit ragfijne glasvezels die zo buigzaam zijn dat je er een knoop in kunt leggen. - Het geheim van deze buigzaamheid zit in de bouw van de glasvezels: Opgebouwd uit dunne laagjes siliciumoxide Afgewisseld met laagjes organisch materiaal Een dergelijke opbouw voorkomt dat kleine scheurtjes zich verder uitbreiden.
- 36. 08/05/2015 36 息 2014, VITO NV GLASSPONS: FLEXIBEL SKELET VAN GLAS WEERSTAAT ENORME DRUK OP DE ZEEBODEM - Verweven van bundels van gelaagd glas in een rasterachtige structuur zorgt ervoor dat het geheel enorm sterk en flexibel is en de hoge druk op de zeebodem kan weerstaan (sterker dan beton) - Spons heeft geen extreem hoge temperatuur nodig om de glasvezels aan te maken zoals in gangbare glasindustrie. - In staat om licht op te vangen en uit te zenden. 息 Joanna Aizenberg/Wyss Institute
- 37. 08/05/2015 37 息 2014, VITO NV CHITON: INSPIRATIE VOOR ARTIFICIEEL BOT EN MAGNETISCHE MATERIALEN - Tanden worden gebruikt om stenen te malen - Organische prote誰nen ondersteunen en sturen de groei van de anorganische beenachtige tand mineralen die zich zelf scherp houden - Sommige chiton tanden bevatten magneetijzer - Dat maakt de tanden niet enkel erg sterk, maar ook magnetisch - Mineralisatieproces is interessant om toe te passen in zonnepanelen en lithium batterijen 息 L-R: Matt Knoth, Flickr; Lyle Gordon, Joester group, Materials Science and Engineering, Northwestern University/Nature; Gumboot chiton teeth, University of California, Riverside
- 38. 08/05/2015 38 息 2014, VITO NV MOSSELS: SUPERLIJM - Ondanks de turbulentie van de getijden blijven mossels vasthangen aan glibberige oppervlakten. - De mossels produceren prote誰nen die in een waterafstotende kleefstof veranderen. - De kleefstof wordt beschermd door uitpuilende prote誰nen gemixt met ijzer. - Dankzij het dihydroxyphenylalanine aminozuur plakt en droogt de kleefstof extreem snel waardoor de mossel zich aan een glibberige oppervlakte kan vast hechten. - Deze bio-lijm kent verschillende toepassingen: hout, synthetische materialen, heelkundige herstelling van aders, wonden, 息 Northwestern University 息 Columbia Forest Products.
- 39. 08/05/2015 39 息 2014, VITO NV SPINNENWEB: ELASTISCH EN TOCH STERKER DAN STAAL - Spinnenweb is elastisch, kleverig, waterafstotend - Het is extreem licht en extreem krachtig - Het bedrijf AMSilk heeft de sterkste synthetische versie van spinzijde, genaamd Biosteel ontworpen. - Het zal worden toegepast als coating voor chirurgische implantaten en producten. - Het kan ook worden toegepast in zeilboten, pantsers en zonnepanelen. Luc.Viatour/Flickr Yasunori Maezono, Kyoto University, Japan
- 40. 08/05/2015 40 息 2014, VITO NV VELDWESP: DUURZAME GRONDSTOF 3D PRINTING
- 41. 08/05/2015 41 息 2014, VITO NV VELDWESP: DUURZAME GRONDSTOF 3D PRINTING 息 Janice Carr, CDC, Public Health Image Library (PHIL) 息 Alvesgaspar, Wikimedia commons - Veldwespen recycleren cellulose en houtvezels en bewerken deze met speeksel tot een soort papier-mach辿 die waterafstotend is. - Het hydrofobe geheim zit in een prote誰ne met proline in het speeksel. - Het cellulose nano-papier is behoorlijk stevig dankzij het verwerken van de vezels in een matrixstructuur. - Dit materiaal is niet toxisch, waterdicht, biodegradeerbaar en kan op verschillende manieren toegepast worden
- 42. 08/05/2015 42 息 2014, VITO NV INSECTEN EN SCHAALDIEREN: DUURZAME BIOPLASTIEK Foto: Paul D. Stewart Shrilk is een combinatie van zijdeprote誰nen en de stof chitosan uit de exoskeletten van schaaldieren Shrilk is volledig biodegradeerbaar en kan vervaardigd worden in plastiekzakken, verpakkingsmaterialen, pampers etc Shrilk vormt een duurzaam equivalent voor petroleumgebaseerde plastiek en is in tegengestelling tot de huidige bioplastics niet gemaakt van cellulose. Slim benutten van een afvalstroom. 息 inhabitat
- 43. 08/05/2015 43 息 2014, VITO NV TOT SLOT
- 44. 08/05/2015 44 息 2014, VITO NV Gebruikt afval als grondstof Gebruikt lokale grondstoffen Wekt samenwerking & diversiteit op Verkiest optimaliseren boven maximaliseren Gebruikt energie effici谷nt Gebruikt materialen spaarzaam Vermijdt resistente schadelijke stoffen Bottom-up evolutie en auto-assemblage Geen overexploitatie van grondstoffen Werkt met feedbackloops Gebruikt crisis creatief als een gelegenheid voor verbetering ALGEMENE PRINCIPES VAN ECOSYSTEEM
- 45. 08/05/2015 45 息 2014, VITO NV NOG HEEL WAT BRUGGEN TE OVERWINNEN Scholen en universiteiten zijn hoofdzakelijk georganiseerd in intellectuele monoculturen (tunnelvisie) en doceren nog steeds te veel oude oplossingen waarvan we ondertussen weten dat ze achterhaald zijn (biomimicry is nog steeds geen vak op de universiteit) Leren hoe de natuur tot complexe maar duurzame veerkrachtige systemen komt, is het moeilijkste onderdeel uit biomimicry. Het reductionistisch denken (specialisatie) domineert echter nog steeds over systeemdenken (samenhang). Grootste innovatieve doorbraken liggen echter net zoals in de natuur in het grensgebied tussen disciplines, domeinen, sectoren. Naast leren over de natuur zoals nu gangbaar is in scholen en universiteiten, wordt het tijd om programmas op te starten om te leren van de natuur.
- 46. 08/05/2015 46 息 2014, VITO NV ZITTEN WE MIDDEN IN DE ZESDE MASSA EXTINCTIE? e.g. Barnowski et al Nature 2011 De snelheid waarmee soorten uitsterven was nog nooit zo hoog Met hun verdwijnen de oplossingen die na 3,8 miljard jaar evolutie de meest geschikte bleken
- 47. 08/05/2015 47 息 2014, VITO NV ZITTEN WE MIDDEN IN DE ZESDE MASSA EXTINCTIE? e.g. Barnowski et al Nature 2011 I think of biodiversity as a massive design library. There are millions of species, each with different solutions to natures problems, each with secrets that are waiting for us. But the scary thing is that extinction is taking these books speciesoff the shelves and burning them faster than we can open them and read them. Even if all we care about is economic progress, we need to slow the rate of extinction before these secrets of nature are lost forever. Kellar Autumn, Associate Professor of Biology at Lewis & Clark College, Portland, OR, USA.
- 48. 08/05/2015 48 息 2014, VITO NV ONTLEREN EN OMDENKEN: TRANSITIEKUNDE 損 De dingen beter doen is noodzakelijk maar niet voldoende. Minder milieu impact is nog steeds negatief, leidt tot suboptimale oplossingen. 損 Optimalisatie en effici谷ntie zijn nodig, maar lossen structureel niets op. 損 Een beetje veranderen helpt niet. Fundamentele verandering is nodig. 損 Een omslag maken naar betere dingen doen. De dingen beter doen Betere dingen doen
- 49. 08/05/2015 49 息 2014, VITO NV 3D-PRINTING EN BIOMIMICRY Zowel de natuur als 3D technologie bouwen complexe structuren uit simpele materialen via additive manufacturing. Biomimicry kan bijdragen tot hogere effici谷ntie, lagere milieu impact en lagere kosten voor 3D technologie. Maar meer nog dan dit kan biomimicry inspiratie bieden om de omslag te maken van dingen beter doen naar betere dingen doen. Heat, beat & treat - Hoge temps - Hoge druk - Toxische chemie
- 50. 08/05/2015 50 息 2014, VITO NV VERDUURZAMEN 3D-PRINTING VIA BIOMIMICRY
- 51. 08/05/2015 51 息 2014, VITO NV TIPS VERDUURZAMEN 3D-PRINTING VIA BIOMIMICRY Onze huidige industrie gebruikt 350 verschillende polymeren. De natuur gebruikt echter een veel kleiner pallet aan polymeren (5) waarmee ze een enorme variatie aan duurzame producten mee maakt: vb keratine (huid, haar, veren), chitine (exoskelet schaaldieren), cellulose (planten) -> erg waardevolle design informatie Hoe toxische grondstoffen (polymeren, plastics, metaalpoeders) vervangen door niet niet toxische, natuurlijke grondstoffen (bij voorkeur afvalstromen die lokaal voorhanden zijn zoals bvb zagemeel, veren, etc)? Sluit kringlopen: biologische gebaseerde producten worden bodemverbeteraars, technisch gebaseerde producten in gesloten cycli. -> hoe kunnen oude 3D-producten terug grondstof worden voor nieuwe? Hoe natuurvriendelijke chemie toepassen: water gebaseerd, niet toxisch, kamertemperatuur?
- 52. 08/05/2015 52 息 2014, VITO NV BIOMIMICRY SYSTEEM DESIGN: EXPERIMENT IN DE PRAKTIJK Permacultuurtuin: tuin herontwerpen als eetbaar ecosysteem -> ontwerpen met de natuur en integreren natuurlijke oplossingen Oorspronkelijke staat Visie Leren in praktijk
- 53. 08/05/2015 53 息 2014, VITO NV MEER WETEN?
- 54. 08/05/2015 54 息 2014, VITO NV To sequester carbon like shells THE END Leen.gorissen@vito.be Twitter: L_gori THANKS!