Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska
Materiały i konstrukcje inspirowane bioniką
| Bionika w ogólnym znaczeniu jest wykorzystywaniem w różnych dziedzinach techniki pewnych rozwiązań występujących w sposób naturalny w przyrodzie [1]. Na przestrzeni wieków wiele rozwiązań bionicznych zostało już zaadoptowanych w architekturze i budownictwie, lecz ogrom i zróżnicowanie form przyrodniczych pozwala sądzić, że w tej dziedzinie jest jeszcze mnóstwo obszarów do zbadania. W szczególności ciekawym aspektem zastosowania bioniki w budownictwie są struktury drzewiaste będące wynikiem optymalizacji pewnych obiektów mechanicznych [2][3]. Dzięki zastosowaniu algorytmów sztucznej inteligencji, takich jak np. algorytmy genetyczne czy sieci neuronowe, możliwe jest uzyskanie sztucznych struktur, których odpowiedniki zostały ukształtowane przez naturalne procesy ewolucyjne zachodzące w przyrodzie. Celem projektu jest: - poszukiwanie nowych obszarów bioniki, które można zastosować w architekturze, budownictwie czy inżynierii materiałowej, - wykorzystanie narzędzi sztucznej inteligencji do optymalizacji topologii wybranych struktur wykorzystywanych w budownictwie takich jak kratownice, ramy, tarcze czy płyty oraz ich połączenia, - tworzenie nowych materiałów z wewnętrzną mikrostrukturą o określonych własnościach statycznych i/lub dynamicznych, - projektowanie wnętrz pomieszczeń, jak i całych budynków w oparciu o inspirację bioniką, tak aby zwiększyć szeroko pojęty komfort użytkowników. W zależności od możliwości technicznych, finansowych i organizacyjnych w projekcie przewiduje się zarówno modelowanie teoretyczne statyki i dynamiki struktur bionicznych poprzez eksperymenty numeryczne, jak i wykonywanie modeli analizowanych struktur za pomocą drukarek 3D i testowanie ich rzeczywistych własności mechanicznych. Zakres badań obejmuje:
[1] https://pl.wikipedia.org/wiki/Bionika [2] Białkowski S., Topology Optimisation Influence on Architectural Design Process - Enhancing Form Finding Routine by tOpos Toolset utilisation, 2018, Computer Science, http://papers.cumincad.org/data/works/att/ecaade2017_099.pdf [3] A.Wirowski, I. Kowalczyk, Optimization on compressive strength of sandwich plates with internal arborescent microstructure, Journal of Sandwich Structures & Materials, 2023, https://doi.org/10.1177/10996362231209034 |
- student poznaje związki pomiędzy przyrodą a techniką,
- student uczy się metod numerycznych, a w szczególności metod sztucznej inteligencji pozwalających na optymalizację szerokiej klasy zagadnień inżynierskich,
- student umie korzystać z oprogramowania pozwalającego na projektowanie generatywne konstrukcji
Obowiązki:
- w pierwszej części projektu student zapoznaje się z zagadnieniami bioniki, problematyką nowoczesnej architektury i budownictwa, a także problemami związanymi z optymalizacją konstrukcji i sztuczną inteligencją,
- w drugiej części projektu student albo samodzielnie definiuje i analizuje nowy autorski obszar zastosowań bioniki w budownictwie albo przechodzi do pogłębienia analizy i modelowania struktur drzewiastych w inżynierii materiałowej i budownictwie przy wykorzystaniu metod i narzędzi dostarczonych przez mentora,
- w trzeciej części projektu student pod opieką mentora podsumowuje projekt, jeśli będzie to możliwe poprzez tworzenie publikacji naukowych i prezentację wyników badań projektu na konferencjach naukowych.
Wymagania kompetencyjne
- Umiejętność pracy w zespole,
- Znajomość języka angielskiego,
- Dyspozycyjność w ilości 5 godzin w czasie tygodnia,
- Obowiązkowość i terminowość,
- Zainteresowania związane z tematyką bioniki,
- Gotowość do pracy z literaturą dotyczącą projektu.