Biomimetica. Ispirazione per l'innovazione

This thesis project is a work that aspires to make technological improvements in a product (in this case a bicycle) through the application of natural mechanisms (in this case belonging to the animal kingdom). It consists in the design of a downhill bicycle characterized by a mechanism inspired by cheetah’s biomechanics ,particularly by the accumulation of elastic energy that is concentrated in its spine during “braking” and later, at the time of release promotes acceleration. The body structure of a cheetah, has an extraordinary ability, to cushion impacts, and at the same time to ensure the maximum acceleration capability to the animal, due to which it reaches the highest speed in the animal kingdom. A study of cheetah’s biomechanics shows that the back of these animals is a flexible structure that behaves like a spring; it is contracted in a phase of “braking”, i.e. when its front legs reach the ground and the rest of the body is approaching. This energy is released to facilitate the acceleration during the phases of “momentum” and “flight” when the front legs are detached from the ground. These observations have led the idea to make a mimesis between full suspension bicycles and cheetahs, by creating a mechanism that allows to accumulate elastic energy during braking, generating acceleration due to its release It was decided to focus on Downhill bikes, because this discipline “forces” the athlete to slow down frequently, dissipating and thus “wasting” a lot of energy. Therefore this work demonstrates how biomimicry has great potential for the technology development.

Il presente progetto di tesi è un lavoro che aspira ad apportare migliorie tecnologiche ad un’oggetto (nello specifico una bicicletta) tramite l’applicazione di meccanismi naturali (nel caso specifico appartenenti al regno animale). Consiste nell’elaborazione di una bicicletta da discesa caratterizzata da meccanismo ispirato alla biomeccanica del ghepardo, in particolar modo all’accumulo di energia elastica che si concentra nella sua spina dorsale in una fase di “frenata” e che, successivamente, al momento del rilascio, favorisce l’accelerazione. La struttura corporea dei ghepardi, da un lato, permette di ammortizzare in modo eccellente gli impatti, e al tempo stesso di garantire all’animale la massima capacità di accelerazione, grazie alla quale raggiunge le più elevate velocità nel regno animale. Uno studio della biomeccanica di questi animali mostra che la schiena del ghepardo è una struttura flessibile che si comporta come una molla; essa viene contratta in una fase di “frenata”, ovvero quando le sue zampe anteriori raggiungono terra e il resto del corpo si avvicina. Questa energia viene rilasciata per favorire l’accelerazione durante le fasi di “slancio” e di “volo”, quando gli arti anteriori si distaccano da terra. Queste osservazioni hanno dato vita all’idea di fare una mimesi tra le biciclette biammortizzate e il ghepardo, creando un meccanismo che permetta di accumulare energia elastica durante la frenata e rilasciarla sotto forma di accelerazione. Si è scelto di concentrarsi sulle biciclette da Downhill, perché questa disciplina “costringe” l’atleta a frenare frequentemente, dissipando e quindi “sprecando” molta energia. Questo lavoro dunque dimostra come la biomimesi abbia un grande potenziale per l’evoluzione della tecnologia.