Modellato sulla natura: scheletri e forme di pesce ispirano i produttori di automobili

Sono successe molte cose dall'invenzione dell'automobile nel 1886. Ma rispetto a quattro miliardi di anni di evoluzione, questo è poco più di un battito di ciglia. La natura ha spesso soluzioni molto migliori.

È una costruzione o può andare? Quando Klaus Millerferli tiene in mano le cupole dell'ammortizzatore della nuova Mercedes EQXX, si potrebbe pensare che abbia commesso un errore.

La parte metallica ingombrante e non strutturata assomiglia più a un bidone della spazzatura che all'avanguardia. Ed è difficile credere al project manager che l'asse anteriore del vettore tecnologico elettrico debba essere sostenuto da esso.

Ma Millerferli soppesa il pezzo fuso nella sua mano con grande apprezzamento ed è entusiasta del suo peso ridotto e della sua forma ariosa. Non solo è estremamente stabile, ma pesa anche quattro chili in meno rispetto a un componente convenzionale.

Modellato sulla natura - scheletri fatti di carbonio

"Ecco perché l'abbiamo modellato sulla natura", dice l'ingegnere. Invece di essere sviluppato sul tavolo da disegno utilizzando lo stesso software informatico che viene utilizzato per generare mostri per i giochi per computer - non disegnati, ma letteralmente cresciuti - ha quindi l'aspetto di uno scheletro.

E proprio come le ossa degli esseri umani o degli animali, la parte strutturale è estremamente stabile nei punti cruciali, ma non richiede materiale in eccesso in nessun punto ed è quindi particolarmente leggera.

Millerferli sta quindi seguendo una tendenza che attualmente è molto popolare tra gli sviluppatori di automobili. Nella lotta per ridurre al minimo il peso e massimizzare l'autonomia, stanno prendendo ispirazione dalla natura. Ciò è particolarmente evidente nella Mission R, con la quale Porsche sta dando forma all'auto da corsa elettrica del futuro.

Invece di costruire un telaio e poi rivestirlo con una carrozzeria, la biposto ha uno scheletro in fibra di carbonio che è visibile da lontano e i cui spazi aperti, come una capriata, consentono viste molto insolite all'interno e all'esterno - soprattutto sul tetto.

"Forma e funzione si uniscono perfettamente", afferma il designer Peter Varga. "Perché questo cosiddetto esoscheletro non solo è particolarmente leggero e stabile, ma ha anche un aspetto spettacolare".

La tartaruga e il teschio di un dinosauro

Altri hanno avuto questa idea prima di Porsche: Il fornitore di servizi di sviluppo Edag di Wiesbaden, ad esempio, ha il vettore tecnologico Genesis. Il suo corpo è stato modellato sul guscio di una tartaruga da una stampante 3D.

O la sportiva due posti dell'Istituto Fraunhofer per l'Ingegneria della Produzione e l'Automazione (IPA) di Stoccarda. Per garantire che rimanga effettivamente sotto i 500 chili e che offra comunque una protezione sufficiente contro gli incidenti, è stato necessario utilizzare il cranio del Simosauro come modello per la struttura della carrozzeria.

Infine, i ricercatori hanno trovato alcuni interessanti parallelismi: Durante la caccia, l'osso è stato sollecitato allo stesso modo del telaio quando si guida su un percorso accidentato. E quando la mascella si chiudeva mentre mangiava, le forze agivano in modo simile a quelle di un incidente, spiegano gli esperti dell'IPA.

Sfizioso sulla terraferma ed elegante sull'acqua

Oltre alla costruzione leggera e alla sicurezza, è soprattutto l'aerodinamica a trarre ispirazione dalla natura. "L'evoluzione ha già prodotto forme sensazionali per quanto riguarda la resistenza aerodinamica", afferma Teddy Woll, responsabile della galleria del vento di Daimler. Come il pinguino.

Sulla terraferma, può sembrare lento e la sua andatura non è né efficiente né estetica. "Ma in acqua, nessuno può ingannarlo", dice Woll e potrebbe continuare per ore a parlare di uccelli e pesci. Non c'è quindi da stupirsi che alcuni dettagli delle nostre auto ricordino le ali o le pinne, o che l'intera forma sia modellata su un pesce.

Tuttavia, ci sono anche dei limiti, soprattutto quando si tratta del conflitto tra aerodinamica ed estetica, ammette Woll. Ricorda il pesce scatola, che è stato il modello per l'auto bionica dell'azienda sveva nel 2005. Il pesce è particolarmente favorevole dal punto di vista aerodinamico e l'auto che vi si ispira è incredibilmente efficiente, con un valore di Cd pari a 0,19.

Ma la bellezza è diversa. Sebbene sia perfettamente adatta a un furgone compatto o a un SUV, è improbabile che questa forma piaccia al grande pubblico - e da tempo è scomparsa nella stanza delle prove dei designer.

Effetto fiore di loto per bagni e fianchi dei pneumatici puliti

Telai del corpo come uno scheletro osseo, parti strutturali cresciute e linee di design come i corpi dei pesci: per quanto queste idee possano essere nuove, la bionica è una vecchia conoscenza. Che si tratti di automobili, aviazione o tecnologia domestica, la natura ha fornito il modello per le realizzazioni pratiche da tempo immemorabile.

Uno degli esempi più popolari del trasferimento dalla natura alla fabbrica è il cosiddetto effetto fiore di loto, con il quale le foglie della pianta si sono corazzate contro lo sporco.

I ricercatori sono anche riusciti a trasferire il principio dei piccoli nodi, che sono responsabili di garantire che l'acqua e quindi anche le particelle di sporco rotolino via dalla superficie della pianta, alle superfici artificiali. Questo garantisce che i lavandini o le vaschette del water siano sempre puliti. Una proprietà che i produttori di vernici vogliono presto sfruttare per rendere superflui gli autolavaggi e i produttori di pneumatici per mantenere puliti i lati dei loro pneumatici.

Lo squalo efficiente come modello per le auto più efficienti

Tuttavia, non sono solo i fiori ad ispirare i ricercatori, ma anche le squame dei pesci. Qualche anno fa, i ricercatori della BMW hanno esaminato la pelle di uno squalo. I profili speciali possono ridurre la resistenza all'attrito fino al tre percento.

L'idea: se questi profili venissero trasferiti su una pellicola e incollati alla lamiera, il consumo di carburante potrebbe essere ridotto di conseguenza. Tuttavia, i bavaresi non hanno perseguito ulteriormente questa idea.

Questo non è insolito, perché gli ideali bionici spesso si scontrano con altri requisiti per l'auto - che siano i costi, la realizzazione nella produzione o semplicemente il gusto: "Perché non tutto ciò che la bionica ci dice sul design, ad esempio, piacerebbe al consumatore", dice l'aerodinamico Mercedes Woll e parla della disputa in corso sul design con i progettisti.

Questo non significa che la bionica sia stata cancellata. Al contrario: gli approcci di sviluppo esistenti non sono sempre in grado di rispondere alle numerose sfide che l'industria automobilistica deve affrontare. Per questo motivo si cercano soluzioni in altri settori, tra cui la bionica: "La bionica fornisce ispirazioni e soluzioni interessanti", afferma Julia Jung, portavoce di BMW.

Fonte: Scheletri e forme di pesce ispirano le case automobilistiche / Nürnberger Nachrichten (18.10.2022)