Cilji in kompetence
• Poznavanje biomimetike kot naprednem pristopu pri razvoju novih materialov in izdelkov.
• Sposobnost razpoznavanja in uporabe osnovnih načel biomimetike.
• Sposobnost povezovanja informacij in iskanja rešitev na področju razvoja izdelkov s pomočjo biomimetike.
• Poznavanje in razumevanje novih specifičnih funkcionalnosti materialov in izdelkov, razvitih na osnovi biomimetike.
• Sposobnost analize (bio)mehanskih principov v naravi.
• Sposobnost aplikacije (bio)mehanskih principov na oblikovani izdelek.
Vsebina
Predavanja:
Uvod – predstavitev osnovne filozofije biomimetike. Primeri biomimetike v zgodovini znanosti in razvoja izdelkov: posnemanje naravnih metod oblikovanja in izdelave ter posnemanje naravnih mehanizmov (da Vincijevi leteči mehanizmi, Velcro, mačja očesa, itd.).
Biomimetika v razvoju novih materialov in naprav: Lepljenje brez lepil (gecko tape – super- adhezija z nanovlakni); strukturne barve brez barvil (posnemanje strukture kril metuljev in hroščev); naravne superhidrofobne, samočistilne, nizko adhezivne, aero- in hidrodinamične površine (s posnemanjem površine lotusovega lista in kože morskega psa); trdnejši in čvrstejši kompoziti (s posnemanjem biserovine in strukture školjk); pridobivanje vode iz megle in sortiranje kapljic s strukturiranimi površinami (posnemanje nanostrukture kril puščavskih hroščev in kuščarjev); napredno oblikovanje fotocelic s posnemanjem strukture kril metuljev; mikro termični IR senzorji (posnemanje receptorjev hrošča Melanophila acuminata), itd.
Študij mehanskih struktur v biomehaniki, študij, analiza in sinteza gibalnih in deformacijskih stanj bioloških sistemov. Transformacija biomehanskega sistema v mehanski/matematični model, simulacije odzivov sistemov, vodenje sistemov. Uvod v razumevanje mehanike biomehanskih aktuatorjev in senzorjev.
Analiza in sinteza »naravnih« elementov dizajna: proporc, barva, tekstura, ritem,… Aplikacija »naravnih« rešitev na izdelek. Študije izvedenih primerov s predstavitvijo metodologije dizajna in oblikovalskih priporočil.
Vaje
Vaje so izključno računalniške in so namenjene praktičnemu spoznavanju z inženirskimi metodami v bioniki in biomehaniki z izbranimi programskimi paketi in lastno namensko programsko opremo.
Seminarsko delo:
Poglobljen študij in opis specifičnega dosežka z uporabo biomimetike v inženirskem designu. Predstavitev dela študijski skupini.
Metode poučevanja in učenja
• frontalna predavanja,
• praktično delo pri laboratorijskih vajah,
• priprava in javna predstavitev projekta,
• diskusija.
Predvideni študijski rezultati - znanje in razumevanje
Ob uspešnem zaključku predmeta bodo študenti zmožni:
• predstaviti in pojasniti temeljne principe biomimetike
• predstaviti in pojasniti temeljne principe bio navdihnjenejga dizajna
• predstaviti in pojasniti temeljne principe biomehanike
• definirati biomimetski/biomehanski princip in ga aplicirati na oblikovani izdelek
• samostojno raziskati in definirati biomimetsko rešitev
• izdelati in predstaviti fizične prototipe oblikovanih izdelkov
• pripraviti vizualizacije in predstavitve oblikovanih izdelkov (portfolio)
Predvideni študijski rezultati - Prenosljive/ključne spretnosti in drugi atributi
• uporaba domače in tuje literature
• uporaba svetovnega spleta za pridobivanje specifičnih informacij
• zbiranje in interpretacija rezultatov, izdelava poročil o izvedbi eksperimentov
Temeljni literatura in viri
Temeljna literatura:
• Supej, M., & Kugovnik, O. (2023). Biomehanika 1: [univerzitetni učbenik z recenzijo] (Ponatis, str. 202). Fakulteta za šport, Inštitut za šport. https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/145259779
• Škrlec, J. (2022). Bionika (str. IX, 216). Profidtp. https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/115670787
Dodatna literatura in viri:
• Harih, G. (2021). Bionika in biomehanika – izročki predavanj. Dosegljivo na spletni učilnici predmeta na estudij.um.si
• Sevšek, F. (2018). Biomehanika (2. elektronska izd.). samozal. http://www.sevsek.eu/Biomehanika/Knjiga/. https://plus.cobiss.net/cobiss/si/sl/bib/293279488
Pogoji za vključitev v delo oz. za opravljanje študijskih obveznosti
Pogoj za vključitev v delo:
Osnovno poznavanje računalniških oblikovalskih orodij, mehanike in računalniških simulacij v oblikovanju.
Pogoji za opravljanje študijskih obveznosti:
Opravljene obvezne naloge na laboratorijskih vajah.
Seminarska naloga mora biti pripravljena in predstavljena vsaj en teden pred izpitnim rokom - pogoj za pristop k teoretičnemu izpitu!
Podrobnosti o izvedbi in ocenjevanju Za skupno pozitivno oceno morata biti ocena ustnega izpita in ocena seminarske naloge pozitivni.
