מתכות אאוט, פיטריות אין: על המהפכה שעומדת לשטוף את עולם התעשייה

בניינים מפטריות, כיסאות לפי אלגוריתם ממוחשב, וכיסויי אייפון שנלחמים בחיידקים. אלה הם רק כמה דוגמאות לסנוניות הראשונות של מהפכת מדע החומרים במרחשת ממש עכשיו מבלי ששמתם לב.

לגדל את זה

"יש כל כך הרבה עיצובים חדשים לחקור כאשר אתה מעצב באמצעות מחשב וביולוגיה", אומר האדריכל הברוקלינאי דיוויד בנימין, שהמשרד שלו, The Living, עיצב את הבניין המוזר הזה שגובהו 12 מטרים. בנימין רצה להוכיח שהוא יכול לבנות מבנה ממוחזר מאסיבי ללא כל פסולת וכמעט ללא אנרגיה. החומרים: לבנים העשויות מיצליום (או תפטיר בעברית) – חומר דמוי שורשים המורכב מסיבים פטרייתיים שאוחדו עם גבעולי תירס חתוכים בתהליך שפותח על ידי Ecovative – סטארט-אפ ניו יורקי שמתמחה ביצירת אריזות ורהיטים אקולוגיים. המגדל ניצב מחוץ למוזיאון האומנות המודרנית בניו יורק ורובו, הופך ברגעים אלה לדשן.

המגדל האורגני. הכל מפטריות ותירס

לחשב את זה

העצם המוזר כאן למטה הואהתגלמות המושג כיסא ב"מוחו" של מחשב. כך היו נראים הכיסאות אם היינו נותנים למחשבים לעצב אותם במקום לאנשים. בנימין התחיל עם תבנית פשוטה של כיסא, יישם עליה כמה תוכנות עיצוב שפוטות ואז נתן למחשב לחשב כיצד צריך להראות העיצוב האופטימלי שיספק מקסימום חוזק במינימום משקל.

כיסא גרסת המחשב

מה שנוצר (והודפס באמצעות מדפסת תלת ממד) הוא כיסא חזק יותר ששוקל רק כ-3 ק"ג – 70% פחות מהכיסא המקורי. תוכנה שמייצרת אלגוריתמים לעיצוב, שחברת Autodesk מתכננת להוציא בשנה הבאה, כבר מתחילה לייצר קונספטים יפים ויעילים לכלי תחבורה ורהיטים שונים. בנימין מתחיל לשלב את הטכניקה הזו עם הדפסה תלת ממדית על מנת ליצור חלקים שהם ניתנים לעיבוד במקומות מסוימים וקשיחים באחרים, כך שניתן לשלב בהם חיבורים למיניהם בצורה פשוטה, ללא צורך במתאמים. למעשה ניתן אפילו לשלב הדפה של רכיבים שחלקם מפלסטיק וחלקם ממתכת.

לשלב את זה

Autodesk פועלת גם בשיתוף פעולה עם חברת Lightning Motorcycle בניסיון לראות כיצד הדפסת תלת ממד מתקדמת יכולה לשפר את ביצועי האופנוע החשמלי הסופר מהיר שלה. המהנדסים של Autodesk בונים זרוע שמחברת את הגלגל האחורי לשלדת האופנוע על ידי שילוב שיטות ייצור מסורתיות עם הדפסת תלת ממד.

הזרוע המקורית היתה עשויה מצינור אלומיניום כבד ומחורר ואילו התחליף שהחל מאב טיפוס מפלסטיק (שהיה חלש מידי בפני עצמו), צופה בשכבות סיבי פחמן שמחזקות אותו. הדבר התאפשר באמצעות יצירת חריצים מיקרוסקופיים על גבי הפלסטיק שהקלו על חיבור שני סוגי החומרים. הרכיב הסופי, שכולל אלומיניום רק בקצוות, חוסך משקל וחומרי פסולת.

השלב הבא הוא לנסות ליצור אלגוריתם שיעשה מקסימיזציה לתהליך, בדומה למקרה של הכיסא. מודל ממוחשב של הרכיב נראה יותר כמו עצם. "בדיוק כמו שהעצמות שלנו מתאימות עצמן למשקלים שהן נחשפות אליהם עם השנים, כך יהיה גם במקרה הזה", אומר ג'ורדן ברנד, הטכנולוג של Autodesk.

לשנות את זה

הטקסטורה של עור הכריש התפתחה במשך מיליוני שנים על מנת למנוע מאצות וסרטנים מיניאטוריים לגדול על גביו. אותו רעיון נכון גם לגבי מניעת התפתחות חיידקים ומזהמים, מכיוון שמה שלא מצליח להיתפס על חומר לא יוכל ליצור עליו מושבות. חברת Sharklet Technologies מקולורדו, השתמשה ברעיון הזה על מנת לייצר סוג חדש של פלסטיק המכונה "מטה-חומר" – כינוי לחומר שהונדס כך שיהיה בעל תכונות שלא היו לו בתחילה.

כיסוי דוחה חיידקים בהשראת הכרישים 

התהליך כולל חריצים מיניאטוריים בעובי של עשירית מעובייה של שערת אדם שיכולים להיות מיושמים כמעט על כל סוג של חומר פלסטי – פוליקרבון, סיליקון או פוליאוריתאן. זווית החריצים יכולה להיות מותאמת כך שהחומר ידחה סוגים שונים של לכלוך מבלי להזדקק לחומרי ניקוי כימיים. החברה שפעילה כ-7 שנים גייסה עד כה 10 מיליון דולר. יקח עוד זמן מה עד שהחומר יוכל להיות שימושי ליישומים רפואיים, אך כבר כעת ניתן לרכוש כיסוי לאייפון מהפלסטיק דוחה החיידקים.