Біоніка в автомобілебудуванні: природа як приклад для наслідування

Експерти вважають використання біонічних принципів важливим для розробки енергоефективних автомобілів. Органічні форми також є привабливою особливістю.

Можливості біоніки величезні. «Насправді немає жодної галузі, де її не можна було б використати», – каже Олівер Шварц (Oliver Schwarz), науковець з Інституту виробничої інженерії та автоматизації ім. Фраунгофера IPA. Біоніка – це наука про природні явища, які переносяться в технології.

За словами Шварца, за допомогою біонічних окулярів можна побачити та оптимізувати майже кожен компонент та інтерфейс компонентів у транспортному засобі – як зовні, так і в салоні. Як приклади він наводить потік повітря для охолодження двигуна, аеродинаміку та технологію з’єднання. «Існує великий потенціал у розробці матеріалів для зовнішньої обшивки, кузова та інтер’єру з точки зору екологічної стійкості, легкості та механічних властивостей».

Біоніка в Mercedes та BMW

Виробники транспортних засобів вже давно працюють з біонікою. Наприклад, у тестовому автомобілі Vision EQXX компанія Mercedes-Benz використовує конструкцію задньої частини, яка має на меті заощадити від 15 до 20 відсотків ваги порівняно з традиційно розробленим компонентом.

Конкурент BMW на своєму заводі в Ландсхуті працює з подвійними захватами, розробленими на основі біонічних моделей і виготовленими на замовлення за допомогою 3D-друку. Біонічний Захват на 25 відсотків легший за свого попередника. Таким чином, процес виробництва даху з вуглепластику для BMW M3 може бути реалізований за допомогою лише одного робота замість трьох.

Шварц вбачає в біоніці другорядний, але не менш важливий аспект в естетиці всього автомобіля як аргумент для продажу. Органічні форми, які також підкріплені функціями, можуть позитивно виділятися на тлі того, що він вважає «все більш агресивним дизайном транспортних засобів, який не пов’язаний з функціональними перевагами».

Переосмислення конструкції транспортних засобів

Шварц впевнений, що технології виробництва «біоаналогових форм і структур» значно змінять завод майбутнього. Також варто орієнтувати планування таких заводів майбутнього на біологічні виробничі та логістичні процеси. Він вважає доведеним, що це може ще більше підвищити ефективність вже традиційно оптимізованих виробничих ліній.

На думку Шварца, біонічні підходи мають важливе значення на шляху до енергоефективних транспортних засобів – особливо при розробці легких транспортних засобів. Композитні матеріали повинні використовуватися для створення надзвичайно стійких, але легких транспортних засобів. «Це, так би мовити, «біонічна легкість». На його думку, більш далекосяжним застосуванням біоніки є використання багатофункціональних і високоінтегрованих компонентів і конструкцій в автомобілях, щоб розумно використовувати матеріал у кілька способів і таким чином заощаджувати масу.

Шварц підкреслює, що автомобільна промисловість повинна бути готова до фундаментального переосмислення структури транспортного засобу. «Недостатньо лише трохи «біонізувати» існуючий кузов автомобіля».

Більше ефективності

Річард Кордас (Richard Kordaß), керівник відділу інновацій у сфері діджиталізації в Edag Engineering, також покладається на біонічні принципи. Натхненний ефективними структурами в природі, він дає змогу компенсувати збільшення ваги транспортних засобів. Це призводить не лише до підвищення енергоефективності, але й до створення більш потужних транспортних засобів.

Крім того, автоматизовані процеси розробки, змодельовані на основі природних систем, можуть значно скоротити час розробки і забезпечити більшу ефективність як самих процесів розробки, так і компонентів, розроблених з їх використанням.

Проект «Бікіні

Кордас також бачить потенціал для вдосконалення заводу завдяки біоніці. Обробка, а отже, і час виробництва можуть бути скорочені в обладнанні. Його компанія Edag брала  участь у проекті «Бікіні», який був завершений у червні 2024 року. Цей проект досліджував використання штучного інтелекту в біоніці для досягнення ресурсоефективної легкої конструкції при розробці продуктів.

Всі дослідницькі підходи з проекту були продовжені. Наступним кроком є проникнення в проєкти клієнтів. «З точки зору постачальника інжинірингових послуг, було б бажано збільшити попит клієнтів на такі рішення, щоб зменшити вагу автопарку».