9 клас 13.03.2025 Основи біоніки в проєктуванні

 9 клас 13.03.2025

ТЕМА: Основи біоніки в проєктуванні (синхронно)

I. Актуалізація опорних знань

• 1. Запропонуйте, як можна використати особливості будови об’єктів живої природи в конструюванні виробів.
• 2. У чому суть художнього конструювання?

II. Вивчення нового матеріалу

    Відкриття винахідників чи науковців, створення архітектурних споруд або художніх творів - це прояв творчості і водночас проектування в певній галузі людської діяльності. Однак найталановитішим творцем прекрасного вважають природу - саме вона є невичерпним джерелом натхнення.

    Якими дивовижно схожими на живі істоти бувають інструменти, механізми та машини! Зверніть увагу на ілюстрації, розміщені на малюнку 1. Зображені вироби сконструйовано на основі біоніки, вони нагадують предмети живої природи.

                                                     Мал. 1. Біоніка в промисловості

  Біоніка (від грец. βίον — живе) — прикладна наука про використання форм, конструкцій, принципів і технологічних процесів живої природи в техніці, архітектурі та дизайні.

Наука біоніка поєднує в собі біологію і техніку.

До речі

Стів Джобс, відомий американський підприємець і винахідник, сказав: «Я думаю, що найгеніальніші відкриття ХХI ст. будуть зроблені на стику двох наук — біології і технології. Це стане початком нової ери».

Дещо з історії. Леонардо да Вінчі вважають найвідомішим дослідником у сфері біоніки. Досліджуючи різні явища природи, рослини, птахів, він винаходив різноманітні технічні пристрої. Зокрема, на основі запозичених у природи знань про політ птахів він намагався сконструювати літальний апарат із крилами — орнітоптер.

Леонардо да Вінчі та його орнітоптер

До речі

Задачу Леонардо да Вінчі з конструювання літального апарата з крилами, що змахують, уже вирішено! Інженери німецької компанії Festo створили біонічного робота-бабку.

Біонічний робот-бабка

    Нині навряд чи можна знайти таку сферу людської діяльності, яка не спиралася б на витвори природи і так чи інакше не була б пов’язана з біонікою.

    Свій початок наука біоніка бере з давнини, зокрема античні архітектори вчилися у природи законів пропорції та правильного співвідношення розмірів окремих частин і деталей виробу. Сьогодні ж дію законів пропорції ми можемо спостерігати в сучасних проектних рішеннях (мал. 2).

                                                  Мал. 2. Симетрія в природі й техніці

    Але творцям давнини ще не було відомо найістотніше - закономірності формоутворення, таємниці будови та самоконструювання живого світу.

    Із часом стало зрозумілим, що будь-який організм - від комахи до слона - є досконалою конструкцією. Знання про природу почали привертати до себе дедалі більшу увагу конструкторів і використовуватися в будівництві й архітектурі, народних промислах і ремеслах. Так, наприклад, природний закон вітрових навантажень впливає на форму крони дерев (вона нагадує конус із вершиною вгорі). Її використовували та використовують архітектори, проектуючи різноманітні споруди - від всесвітньо відомої піраміди Хеопса до Ейфелевої вежі (мал. 3).

                                                    

Мал. 3. Використання природної форми в архітектурних спорудах: а - піраміда Хеопса; б - Ейфелева вежа (конструктор Густав Ейфель)

    Цікавий підхід у біонічному стилі ми можемо спостерігати в проектуванні сучасних будівель - наприклад, споруди у вигляді вітрил, багатоповерхівки у вигляді спіралі ДНК, балкони якої зміщені один відносно одного і вкриті рослинністю (мал. 4).

Мал. 4. Використання біоніки в проектуванні будівель: а - Сіднейський оперний театр (архітектор Йорн Утзон); б - багатоповерхівка у вигляді спіралі (архітектор Вінсент Калєбо)

    Науковці доводять, що будь-кого з представників тваринного й рослинного світу можна розглядати як високоорганізований механізм, структурне і функціональне об’єднання різних елементів - біологічну систему. Біоніка досліджує та використовує принципи їхньої будови й функціонування для створення і вдосконалення технічних систем, машин, будівельних конструкцій тощо.

    Біонічний метод у художньому конструюванні - це досягнення єдності між живою природою та рукотворним середовищем, створення такої сфери, у якій людина існуватиме в гармонії з природою. «Уписування» в природу означає врахування під час проектування виробів технологічних, екологічних, естетичних чинників, водночас конкретні способи та засоби такого врахування можуть бути різні.

    Художнє конструювання передбачає творчу проектну діяльність. Проектування виробів здійснюють художники-конструктори, дизайнери. Об’єкти тваринного та рослинного світів «підказують» їм ідеї для художнього й технічного конструювання. Використання природних принципів формоутворення дає художникам-конструкторам змогу врізноманітнювати форми виробів, уводити нові конструктивні рішення, підвищувати їх раціональність й економічність, що в остаточному підсумку підвищує якість та асортимент виробів, дає змогу більш повно задовольняти споживчі потреби. Такий процес перетворення біоформи в техніку називається трансформацією.

    Роботу з урахуванням біоніки, що виконується під час художнього конструювання, називають біодизайном. Основним методом біодизайну є метод функціональних аналогій, або співставлення принципів і засобів формоутворення виробів і живої природи. Дизайнер повинен бачити й розуміти логіку природних форм, аналізувати їх, виділяти найсуттєвіше і потім моделювати на цій основі нові об’єкти та структури. Він робить детальні замальовки всіх різновидів природного зразка, потім, використовуючи формоутворювальні, осьові й розчленовувальні лінії, аналізує природну форму та розробляє технічний зразок (мал. 5).

Мал. 5. Розробка технічних зразків: а - гвинтокрила; б - електродриля

Так, на прикладі моделювання форми електродриля (мал. 5, б) ви можете простежити поетапне пластичне перетворення природного аналога в технічний об’єкт. За основу взято реалістичний природний мотив, аналог 1. Художник здійснив лінійно-формоутворювальні кресленики з геометричних форм 2 та декоративне перетворення 3. Наступний етап - це моделювання форми 4 з переходом у проміжне трансформування при одночасному збереженні образу аналога, де лінії є основою майбутньої форми 5. І на завершення - тектонічне трансформування в техніку 6.

Вивчення форм живої природи, зокрема, живить фантазію дизайнерів та модельєрів під час створення нових швейних виробів (мал. 6).

Мал. 6. Біоформи в одязі: а - покрій рукава за формою крила кажана; б - спідниця-тюльпан

    Біонічні форми, природні стилізації застосовують для дизайну як середовища інтер’єру в цілому, так і його окремих предметів (мал. 7).

                Мал. 7. Біоніка: а - в інтер’єрі; б - у меблях; в - в освітлювальних приладах

    Добираючи аналоги із числа біологічних об’єктів, слід приділяти увагу в основному тим з них, які хоча б побічно виконують функцію (таку саму чи подібну), потрібну в проектуванні конструкції. Вибравши відповідний природний аналог, визначають те суттєве в його формі та конструкції, що забезпечує виконання поставлених перед дизайнером завдань.

Щоб створити нову річ, яка матиме оригінальну форму та незвичне оздоблення, насамперед потрібно зробити її макет або модель. Виготовляють їх з недорогих матеріалів, які легко піддаються обробці (папір, картон, пластилін, глина, пінопласт, текстильні матеріали, деревина та ін.). З пластиліну, наприклад, можна легко відтворити будь-яку природну форму. Але зазвичай такі витвори можуть деформуватися під дією сонячного проміння або навіть від легкого дотику. Тому в художньому конструюванні використовують багато інших матеріалів. З картону створюють макети інтер’єрів кімнат. З паперу й текстильних матеріалів - нові моделі одягу, іграшок, сувенірів тощо. З пінопласту вирізають макети будинків та садиб. Деревину застосовують для створення макетів нових меблів, а також для моделювання суден, літальних апаратів, транспортних засобів.

ПРАКТИЧНА РОБОТА

Створення моделі виробу з використанням біоформ

Обладнання та інструменти: технологічні карти, графічні зображення, ескізи аналогів виробів, креслярські інструменти, витратні матеріали для створення макета й моделі.

Послідовність виконання роботи

• 1. Розгляньте вироби, зображені на малюнку 8, або ті, які ви вибрали самостійно, та проаналізуйте їх на предмет використання біоформ.
• 2. Оберіть один із напрямків для зміни формоутворення або запропонуйте власний.
• 3. Визначтеся з видозміною реального об’єкта, виконайте ескіз виробу з використанням біоформ.
• 4. Визначте, які матеріали доцільно використати для виготовлення виробу.
• 5. Запропонуйте технологію виготовлення виробу.
• 6. Із підручних матеріалів виготовте макет виробу.

Мал. 8. Вироби-аналоги

Біоніка, біонічний метод, біодизайн, трансформація, тектоніка.

Біонічний метод - формоутворення на основі образів живої природи.

Біоформа - одна з форм, яку можуть мати предмети, що відображає зовнішні обриси біологічних об’єктів.

Тектоніка - закріплення у формі дизайнерського об’єкта послідовного визначення закономірностей його функціонального рішення, цілісності й стійкості та конструктивної, функціональної чи візуальної структури.

III. Закріплення матеріалу

• 1. Що таке біоніка?
• 2. Чому людина почала використовувати біоформи в технічних конструкціях?
• 3. Що спільного мають вироби, сконструйовані із застосуванням технологій біоніки?
• 4. Наведіть приклади використання біоформ у створенні технічних конструкцій.

IV. Домашнє завдання

Опрацювати теоретичний матеріал. Виконати практичну роботу (на 12 балів).

Фотозвіти надсилайте на адресу: viktorshur28101962@gmail.com

 Не забувайте вказувати число виконаної роботи, прізвище і клас.