Doğadan İlham Almak: Biyomimetik Tasarım

Bugün, birçok alanla ilişkisi bulunan bir konudan bahsetmek istiyorum. Tasarımda doğadan ilham almak. Bu konuda kullanılan 3 ana kavramımız var. Bunlar biyonik, biyomimetik ve biyomimikri. Bu terimler zaman zaman birbiri yerine kullanılsa da ortaya çıkış amaçları açısından bazı farklılıkları bulunmaktadır. Bugün üzerinde duracağımız kavram ‘Biyomimetik Tasarım’ fakat başlamadan biyonik ve biyomimikriden de kısaca bahsetmek istiyorum.

Biyonik, Biyomimikri ve Biyomimetik Kavramları:

Biyonik

1958 yılında Doktor Jack E. Steele tarafından biyoloji ve teknik kelimelerinin birleşiminden ortaya çıkmıştır. Orijinal fikir mühendislik problemlerine çözümler bulabilmek için biyolojik organizmaların incelenmesi olmasına rağmen; zamanla tıp alanında daha sık duyduğumuz bir kavram haline gelmiştir. Biyonik tasarıma biyonik kolu örnek verebiliriz (Şekil 1). Biyonik kol, çeşitli nedenlerle kolunun bir kısmını ya da tamamını kaybeden insanlara uygulanabilen bir yöntemdir. Kolun bir kısmı işlevini yitirmiş olsa dahi bazı sinirler zedelenmeden kalmış olabilir. Kişi elini kullanmak istediğinde, beyin el ile iletişime geçecek olan sinirlere sinyal gönderir. Biyonik kol da beyin ile sinirler arasındaki iletişim köprüsünün kurulmasını sağlar.

Şekil 1. Biyonik kol

Biyomimikri

Biyomimikri, ilk defa doğa bilimleri yazarı Janine Benyus tarafından 1997 tarihinde ‘Biomimicry: Innovation Inspired by Nature’ adlı kitabında kullanılan bir terimdir. Türlerin yaşam mekanizmalarını öğrenen ve bunları taklit eden bir uygulamadır. Biyomimikrinin uygulanmasıyla oluşturulan tasarımlar Biyomimetik tasarım olarak sınıflandırılabilir. Biyomimikrinin mantığını daha iyi anlamak için Biomimicry Institute Organizasyonu tarafından düzenlemiş olan ‘2020 Global Design Challenge’ yarışmasının final projelerine göz atabilirsiniz.

Biyomimetik

Yaklaşık olarak 1969 yılında mühendis ve biyofizikçi ayrıca biyomedikalin öncülerinden olan Otto H. Schmitt tarafından ortaya atılmıştır. Kelime yunanca bios (yaşam) ve mimesis (taklit etmek) kelimelerinin birleşiminden oluşur.

Doğadan İlham Almak

Aslında doğadan ilham alma insanlık tarihi boyunca uygulanan bir yöntemdi. Yunan Mitolojisindeki efsanelerden biri olan Daidalos ve oğlu İkarus’un hikayesine bakalım. Daidalos ve oğlu bir kuleye hapsedilir. Daidalos kaçmanın yolunu düşünürken kazları görür ve aklına kuş tüylerinden kanat yapmak gelir. Balmumu ve tüy kullanarak aynı kuşlarınki gibi kanatlar yaparak kuleden kaçarlar. (Şekil 2) Bu hikaye yalnızca bir efsane olsa da geçmişte insanların doğadan ne kadar etkilendiğini göstermek adına güzel bir örnek olmuştur.

Şekil 2. Daidalos ve oğlu İkarus

Bazı kaynaklar M.S. 810-888 yıları arasında yaşamış Endülüslü astronom, fizikçi ve şair Abbas ibn Firnas’ın kuş kanadının üzerine kumaş geçirilebilen bir icat yaptığını ve bununla havada bir süre süzülebildiğini, sonrasında da güvenli bir şekilde yere inebildiğini söyler. (Şekil 3)

Şekil 3. Abbas ibn Firnas’ın kuş kanadı

Bizim tarihimizde en bilinen isim ise Hazerfen Ahmet Çelebi. 1632 yılında kendi yaptığı kanatlarla Galata Kulesi’nden Üsküdar’ a doğru yaklaşık 3km süzülerek uçtuğu söylenmektedir. Olayın yalnızca bir kaynakta geçmesi ve bilimsel olarak bazı tutarsızlıklarının olması nedeniyle efsane olduğu söylenir (Şekil 4).

Şekil 4. Hazerfen Ahmet Çelebi

Uçuş konusundaki bu hikayeler gerçeği yansıtır mı bilinmez fakat geçmişte insanların çevrelerindeki canlıları gözlemleyerek taklit etmeye çalıştığı, en azından denediği, aşikâr.

Biyomimetik Tasarım

Biyomimetik tasarımda asıl amaç ilham alınan şeyin işlevini taklit etmektir. Şekil işlevin bir sonucu olarak benzerlik gösterebilir. Biyomimetik tasarımlarda ortaya bir ürün çıkarabilmek için yalnızca tasarımcı yetmez. İlk olarak ilham alınmak istenen organizmanın mantığını kavramak gerekir. Bunun için farklı alanlardan birçok insan bir arada çalışmalıdır. Bu yönüyle biyomimetrik multidisipliner bir uygulama alanıdır. Şimdi size yaygın örneklerden birkaçını anlatmak istiyorum.

Güve Gözü-Solar Ekran

Autotype isimli bir malzeme firması güve gözünde bulunan, ışığı yansıtmadan toplayabilen sistemden esinlenerek plastik bir film geliştirmiştir. Bu film cep telefonu ekranlarında kullanılarak ekranın yansıma yapmasını engeller ve ekranı aydınlatmak için daha az ışığa ihtiyaç duyarak pil ömrünü uzatır (Şekil 5).

Şekil 5. Güve gözü ve mikroskobik görüntüsü

Yalı Çapkını Kuşu-Hızlı Tren

Bu tasarım, trenlerin ortaya çıkardığı aşırı ses ve yarattığı sarsıcı etkinin azaltılması gibi sorunları düzeltmek isterken ortaya çıkmıştır. West Japan Railway şirketi Shinkansen Bullet adlı treni tasarlarken iki farklı ortamda hızlıca geçiş yapabilen yalı çapkını türünü örnek almıştır. Yalı çapkınının şeklinden kaynaklanan işlevini de kullanmak isteyen tasarımcılar gaga şeklini taklit ederek trenin daha sessiz ve hızlı olmasını hem de elektrikten tasarruf etmesini sağlamışlardır.

Şekil 6. Shinkansen Bullet treni ve yalı çapkını

Xanthium Spinosum (Dikenli Pıtrak)-Cırt cırt

İsveçli mühendis Georges de Mestral 1948’de köpeğiyle yürüyüş yaparken dikenli pıtrağın meyvelerinin pantolonuna ve köpeğinin tüylerine takıldığını fark etmiş böylece bu bitkiyi daha yakından incelemiştir. Bitkiyi incelediğinde meyvelerin yüzeyinde küçük kancalar görerek, bundan esinlenmiş ve cırt cırtı icat etmiştir. Bu tasarım Biyomimetik tasarımın en bilinen örneklerinden biri olarak tarihe geçmiştir (Şekil7).

Şekil 7. Xanthium Spinosum (Dikenli Pıtrak) ve cırt cırt

Sonuç olarak doğadan ilham almak insanlık tarihince var olmuş ve var olmaya devam edecek olan bir gözlem türüdür. Bu kavramlar sayesinde insanın doğa ile empati kurabilme yeteneği gelişmiş ve böylece sadece bir gözlemci olmaktan ayrılıp doğayı anlamaya çalışmıştır.

Kaynakça:

https://www.alsanortopedi.com/wp-content/uploads/2016/12/bebionic-biyonik-el-kapal%C4%B1-tutus.jpg

https://polen.itu.edu.tr/bitstream/11527/975/1/12230.pdf

https://www.researchgate.net/profile/Cem_Ersanli/publication/313164563_Fizik_Egitiminde_Biyomimikri_Verileri_Kullanimin_Yeri_ve_Onemi_The_Significance_and_Place_of_Biomimicry_Data_in_Physics_Education/links/5891cd5baca272f9a5580fee/Fizik-Egitiminde-Biyomimikri-Verileri-Kullanimin-Yeri-ve-Oenemi-The-Significance-and-Place-of-Biomimicry-Data-in-Physics-Education.pdf

Bionics ≠ Biomimetics ≠ Biomimicry

https://en.wikipedia.org/wiki/Jack_E._Steele

https://en.wikipedia.org/wiki/Otto_Schmitt

https://biomimicry.org/globaldesignchallenge/

https://science.howstuffworks.com/bionic-arm.htm

https://tr.wikipedia.org/wiki/Hez%C3%A2rfen_Ahmed_%C3%87elebi

https://tr.wikipedia.org/wiki/Abbas_ibn_Firnas

https://tr.wikipedia.org/wiki/Daidalos