この規格 プレビューページの目次
※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
このドキュメントの目的のために、ISO 18458 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。
3.1
適応性
変化する環境条件に適応する能力
3.2
効率
システムのすべての入力に対する有用な出力の関係
3.3
ジェネレーティブ マニュファクチャリング プロセス
材料を層ごとに適用するなどして、3 次元コンポーネントを製造する製造プロセス。
- コンセプト モデル (アディティブ マニュファクチャリング): これらのモデルには機械的負荷を加えることができず、3 次元ビューを提供するだけです。
- 機能モデル (アディティブ マニュファクチャリング): これらのモデルは、後の大量生産で製造されるコンポーネントで利用できるものと同様のプロパティを持っています。
- ツール (ラピッド ツーリング): 他の製造プロセスと組み合わせることができるツールが作成されます。
- 少量生産 (迅速な製造): 製造された形状の特性は、実際の使用で必要とされる特性に対応しています。
3.4
グラデーション遷移
段階的な移行
化学的、物理的、または機械的特性の方向依存の連続変化
注記 1:生物材料は、その物理的および機械的特性が徐々に変化することを特徴とすることがよくあります。これは、とりわけ、さまざまな階層レベルでの構造変化によって達成されます。
3.5
互換性
環境におけるマテリアルフローまたは技術のリサイクル性と適応性
3.6
モジュール性
個々のモジュールからシステム全体を構成
3.7
多機能
生物に必要な、または技術的に望まれるいくつかの機能を高いレベルで平衡状態で実現することを可能にする、材料および成分の構造および特性
3.8
冗長性
機能的に同等のシステムの存在。対応する機能を維持するには、1 つのシステムだけで十分です (システムの多様性)
3.9
回復力
耐障害性
システムの誤動作に対する耐性、またはストレス後に機能を回復する能力
3.10
自己 X プロパティ
物質や表面に存在する物性や情報は、特別な制御を必要とせず自律的に進行する
注記 1: Self-X 特性は、生物学的材料および表面に広く見られ、技術製品への転用に非常に興味深いものです。例としては、自己組織化、自己組織化、自己修復、自己修復、自己クリーニング、自己研ぎなどがあります。
3.11
立体規則性
戦術
ポリマー鎖の分子構造における特定の幾何学的規則性
注記1:化学組成が同一の高分子材料でも、原子および原子群の空間配置の違いにより、機械的特性が大きく異なる場合があります。化学製造技術では、ポリマー鎖の分子構造は、選択した反応温度と使用する触媒によって重合中に決定されます。
注記 2:自然からの古典的な例はポリイソプレンであり、弾性 (天然ゴム) にも硬 (バラタ、ガッタパーチャ) にもなります。
参考文献
| [1] | VDI 6224,Part 2:2012-08, バイオニック最適化。技術コンポーネントの構造力学的最適化のための生物学的成長法則の適用。ベルリン: Beuth Verlag |
| [2] | Masselter T, Barthlott W, Bauer G, Bertling J, Cichy F, Ditsche-Kuru P et al, J nippers, J Lienhard, R Luchsinger, K Lunz, C Mattheck, M Milwich, N. Mölders, C. Neinhuis, A. Nellesen, S. Poppinga, M. Rechberger, S. Schleicher, C. Schmitt, H. Schwager, R. Seidel, O. Speck, T. Stegmaier, I. Tesari, M. Thielen & T. Speck: 生体模倣製品。 - In: Y. Bar-Cohen (ed.), Biomimetics: nature-based innovation, 377-429. CRC Press/ Taylor & Francis Group, ボカラトン、ロンドン、ニューヨーク、2012 |
| [3] | Vincent JFV, Bogatyreva OA, Bogatyrev NR, Bowyer A, Pahl AK Biomimetics: その実践と理論。 JR学会インターフェイス。 2006 年、3 (9) pp.471–482 |
| [4] | 細田N, 伊須浩, 魚津Y, 佐野N, 高梨T, Tsubaki R et al., The trend of the materials-based biomimetics study and future development, PEN (Public Engagement with Nano-based Emerging technologies ), Vol. 5 , No.4, pp.78-82, 2014 |
| [5] | Ashby MF, 機械設計における材料の選択。バターワース ハイネマン、第 4 版、2010 年 |
| [6] | Wegst UGK, 2006) 音のための木。アメリカ植物学ジャーナル 93: 1439-1448 |
| [7] | Vincent JFV, 生体模倣材料。 J メーター。予約_ 2008, 23 pp. 3140–3147 |
| [8] | 「新しい材料技術のガイドとしての生物学における階層構造」。合成階層構造委員会;国立材料諮問委員会、工学技術システム委員会、国立研究評議会。 NMAB-46 National Academy Press, ワシントン DC, 1994 年 |
| [9] | Wetphal V, Rizzoli SO, Lauterbach MA, Kamin D, Jahn R, Hell SW: Video-Rate Far-Field Optical Nanoscopy によるシナプス小胞の動きの分析。科学。 2008, 320 pp. 246–249 |
| [10] | Gustafsson MG, Shao L, Carlton PM et al. 構造化照明による広視野蛍光顕微鏡での三次元解像度の倍増。生物物理学。 J.__ 2008, 94 (12) pp. 4957–4970 |
| [11] | Schermelleh L, Carlton PM, Haase S et al. 3D 構造化照明顕微鏡による核周辺のサブ回折マルチカラー イメージング。科学。 2008, 320 (5881) pp. 1332–1336 |
| [12] | Rechenberg J.、第 7 回レクチャー バイオニクス I: バイオニクスの 7 つの思考ステップ。 http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/Skript/vorlb1.htm (2011 年 1 月 10 日) |
| [13] | Zlokarnik M.、スケールアップ: プロセス エンジニアリングにおけるモデル転送。ワイリー-VCH, 2005 |
| [14] | Rüggeberg M, Speck T, Paris O, Lapierre C, Polet B, Koch G et al. ヤシのワシントン州ロブスタの維管束の剛性勾配。 pro生物科学。 2008, 275 pp. 2221–2229 |
| [15] | Cristofolini L, Taddei F, Baleani M, Baruffaldi S, Viceconti M 人間の大腿骨の機能特性のマルチスケール調査。フィル・トランス・ロイ。社会A, 数学。物理および工学科学。 2008, 366 pp. 3319–3341 |
| [16] | Hofstetter K.、Hellmich C.、Eberhardsteiner J.、木材の弾性に関する連続マイクロメカニクス モデルの開発と実験的検証。 Eur. J. Mech. A, 固体。 2005, 24 pp. 1030–1053 |
| [17] | Barthelata F, Tanga H, Zavattieri PD, Li C-M, Espinosa HD マザーオブパールの力学について: 素材の階層構造における重要な特徴。 J.Mech.Phys.固体2007, 55 pp. 306–337 |
| [18] | Kappel R.、自然の牽引ロープ。 Scientific Reports, FZKA-7313, 論文、University of Karlsruhe 2007, http: //digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/1000007119, (最終表示 18.10.2015) |
| [19] | VDI 6220,Part 1, 生体模倣 — 概念と戦略 — 生体模倣と従来の方法/製品の違い。ベルリン: Beuth Verlag |
| [20] | Walther A.、Bjurhager I.、Malho J.、Ruokolainen, J.、Berglund, L. Ikkala, O.: 防火真珠類似体の機械的特性の超分子制御。アンジュ。化学。 2010, 122 pp. 6593–6599 |
| [21] | Mert M, Yilmazer U 変性ポリアミド 66-オルガノクレイ ナノコンポジットの処理と特性。 Ｊ．Ａｐｐｌ．ポリマー。科学_ 2008, 108(6) pp. 3890–3900 |
| [22] | Podsiadlo P, Khaushi AK, Arruda Waas EM, Shim BS, Xu J, Nandivada BG, Pumplin BG, Lahann J, Ramamoorthy A, Kotov NA: 超強力で剛性の高い層状ポリマー ナノコンポジット .科学。 2007年、318ページ。 80 |
| [23] | Großmann U.、Rechberger M.、Blömer J.、Bertling J.、切断プロセスにおける摩耗効果 — 複合シミュレーション アプローチの開発。 In:摩擦、摩耗および摩耗保護(Fischer A., Bobzin K., eds.) Wiley-VCH, ヴァインハイム、2009 |
| [24] | Masselter T.、Speck T.、バイオミメティック繊維強化複合材料。 In: Advances in Biomimetics , 195-210, (George A., ed.)インテック、リエカ、クロアチア、2011 |
| [25] | Milwich M, Speck T, Speck O, Stegmaier T, Planck H バイオミメティクスとテクニカル テキスタイル: 自然の知恵の助けを借りてエンジニアリングの問題を解決します。で。 Jボット。 2006, 93 pp. 1455–1465 |
| [26] | Mattheck C.自然と工学における失敗の顔。カールスルーエ工科大学、カールスルーエ、2004 |
| [27] | Mattheck C.自然の中でのデザイン — 木から学ぶ.スプリンガー、ハイデルベルク、1998 |
| [28] | 齋藤明子技術。前科。 2011年、12ページ。 064709 |
| [29] | Yoshimura M.、高分子、日本。 2003, 52(11) pp.826–828 |
| [30] | Hirose H., PEN January, pp.6-10, 2013 |
| [31] | 魚津義之、陽極多孔質アルミナを用いたモスアイ反射防止面の連続ロールインプリンティング、 Proc.エコデザイン2011 |
| [32] | Clapham PB, Hultley MC, 「モスアイ」原理による水晶体逆流の低減。自然。 1973, 244 pp. 281–282 |
| [33] | 不動子H, 澤田T, 魚津Y バイオミメティックフォトニック構造の工業生産に向けて。 In:フォトニクスにおけるバイオミメティクス(Karthaus O., ed.) CRC プレス、ニューヨーク、2012 年、141 ～ 64 ページ。 |
| [34] | Hosoda N., The Mechanisms of Organisms as Eco-Materials Design Tools, J. Kauffman, K.-M. Lee(eds), Handbook of Sustainable Engineering , Springer, 1249-1261, 2013 |
| [35] | 秋 K, Stitti M, Liang YA, Peattie AM, Hansen WR, Sponberg S ら、J Full. pro全国アカデミー。理科米国。 2002年、99頁12252-12256 |
| [36] | Takaku Y, Suzuk H, IOhta, I, Ishii, D, Muranaka, Y, Shimomura, M, Hariyama, Y: 薄い高分子膜、「ナノスーツ」は、空気と高真空の間の連続体を横切って生存を強化します。 pro全国アカデミー。理科米国。 2013, 110(19) pp.7631-7635 |
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 18458 and the following apply.
3.1
adaptivity
ability to adapt to variable environmental conditions
3.2
efficiency
relationship between the useful outputs to all inputs of a system
3.3
generative manufacturing process
manufacturing process in which three-dimensional components are produced, for instance, by applying material layer-by-layer
- Concept model (additive manufacturing): A mechanical load cannot be applied to these models and they only serve to provide a three-dimensional view.
- Functional models (additive manufacturing): These models have properties similar to those available in the components manufactured later on in mass-production.
- Tools (rapid tooling): Tools are created that can be combined with other manufacturing processes.
- Low volume production (rapid manufacturing): The properties of the geometries manufactured correspond to those desired in actual use.
3.4
gradient transition
gradual transition
direction-dependent, continuous change of a chemical, physical, or mechanical property
Note 1 to entry: Biological materials are often characterized by gradual transitions in terms of their physical and mechanical properties, which are achieved through structural changes at various hierarchical levels, among other things.
3.5
compatibility
recyclability and adaptability of a material flow or a technology in the environment
3.6
modularity
composition of an overall system from individual modules
3.7
multifunctionality
structure and properties of a material and component allowing several functions necessary for the organism or technically desired to be realized at a high level and in equilibrium
3.8
redundancy
existence of functionally comparable systems, whereby one system alone is sufficient to maintain the corresponding function (multiplicity in systems)
3.9
resilience
fault tolerance
tolerance of a system to malfunctions or capacity to recover functionality after stress
3.10
Self-X property
property and information existing in a material or on a surface proceed processes autonomously without requiring special control
Note 1 to entry: Self-X properties are widespread in biological materials and surfaces and are of great interest for transfer to technical products. Examples include self-organization, self-assembly, self-repair, self-healing, self-cleaning, and self-sharpening.
3.11
stereoregularity
tacticity
certain geometric regularity in the molecular structure of polymer chains
Note 1 to entry: Macromolecular materials with identical chemical compositions can have significantly different mechanical properties due to differences in the spatial arrangement of their atoms and groups of atoms. In chemical production techniques, the molecular geometry of polymer chains is determined during polymerization by the reaction temperature selected and the catalyst used.
Note 2 to entry: A classic example from nature is polyisoprene, which can be elastic (natural rubber), as well as hard (balata, gutta-percha).
Bibliography
| [1] | VDI 6224 Part 2:2012-08, Bionic optimization; Application of biological growth laws for the structure-mechanical optimization of technical components. Berlin: Beuth Verlag |
| [2] | Masselter T., Barthlott W., Bauer G., Bertling J., Cichy F., Ditsche-Kuru P. et al., J. nippers, J. Lienhard, R. Luchsinger, K. Lunz, C. Mattheck, M. Milwich, N. Mölders, C. Neinhuis, A. Nellesen, S. Poppinga, M. Rechberger, S. Schleicher, C. Schmitt, H. Schwager, R. Seidel, O. Speck, T. Stegmaier, I. Tesari, M. Thielen & T. Speck: Biomimetic products. - In: Y. Bar-Cohen (ed.), Biomimetics: nature-based innovation, 377-429. CRC Press/ Taylor & Francis Group, Boca Raton, London, New York, 2012 |
| [3] | Vincent J.F.V., Bogatyreva O.A., Bogatyrev N.R., Bowyer A., Pahl A.-K., Biomimetics: its practice and theory. J. R. Soc. Interface. 2006, 3 (9) pp. 471–482 |
| [4] | Hosoda N., Isu H., Uotzu Y., Sano N., Takanashi T., Tsubaki R. et al., The trend of the materials-based biomimetics study and future development, PEN (Public Engagement with Nano-based emerging technologies), Vol. 5 , No.4, pp.78-82, 2014 |
| [5] | Ashby M.F., Materials Selection in Mechanical Design. Butterworth Heinemann, Fourth Edition, 2010 |
| [6] | Wegst UGK, 2006) Wood for Sound. American Journal of Botany 93: 1439–1448 |
| [7] | Vincent J.F.V., Biomimetic materials. J. Mater. Res. 2008, 23 pp. 3140–3147 |
| [8] | “Hierarchical structures in biology as a guide for new materials technology”. Committee on Synthetic Hierarchical Structures; National Materials Advisory Board, Commission on Engineering and Technical Systems, National Research Council. NMAB-464. National Academy Press, Washington, D.C., 1994 |
| [9] | Wetphal V., Rizzoli S.O., Lauterbach M.A., Kamin D., Jahn R., Hell S.W.,: Video-Rate Far-Field Optical Nanoscopy Dissects Synaptic Vesicle Movement. Science. 2008, 320 pp. 246–249 |
| [10] | Gustafsson M.G., Shao L., Carlton P.M. et al., Three-dimensional resolution doubling in wide-field fluorescence microscopy by structured illumination. Biophys. J. 2008, 94 (12) pp. 4957–4970 |
| [11] | Schermelleh L., Carlton P.M., Haase S. et al., Subdiffraction multicolor imaging of the nuclear periphery with 3D structured illumination microscopy. Science. 2008, 320 (5881) pp. 1332–1336 |
| [12] | Rechenberg J., 7. Vorlesung Bionik I: Die 7 Denkschritte der Bionik. http://www.bionik.tu-berlin.de/institut/skript/vorlb1.htm (10.01.2011) |
| [13] | Zlokarnik M., Scale-up: Modellübertragung in der Verfahrenstechnik. Wiley-VCH, 2005 |
| [14] | Rüggeberg M., Speck T., Paris O., Lapierre C., Pollet B., Koch G. et al., Stiffness gradients in vascular bundles of palm Washingtonia robusta. Proc. Biol. Sci. 2008, 275 pp. 2221–2229 |
| [15] | Cristofolini L., Taddei F., Baleani M., Baruffaldi S., Viceconti M., Multiscale investigation of the functional properties of the human femur. Phil. Trans. Roy. Soc. A, Mathematical. Physical and Engineering Sciences. 2008, 366 pp. 3319–3341 |
| [16] | Hofstetter K., Hellmich C., Eberhardsteiner J., Development and experimental validation of a continuum micromechanics model for the elasticity of wood. Eur. J. Mech. A, Solids. 2005, 24 pp. 1030–1053 |
| [17] | Barthelata F., Tanga H., Zavattieri P.D., Li C.-M., Espinosa H.D., On the mechanics of mother-of-pearl: A key feature in the material hierarchical structure. J. Mech. Phys. Solids. 2007, 55 pp. 306–337 |
| [18] | Kappel R., Zugseile in der Natur. Wissenschaftliche Berichte, FZKA-7313, Dissertation, Universität Karlsruhe 2007, http://digbib.ubka.uni-karlsruhe.de/volltexte/1000007119 , (Last view 18.10.2015) |
| [19] | VDI 6220 Part 1, Biomimetics — Conception and strategy — Differences between biomimetic and conventional methods/products. Berlin: Beuth Verlag |
| [20] | Walther A., Bjurhager I., Malho J., Ruokolainen, J., Berglund, L. Ikkala, O.: Supramolekulare Kontrolle der mechani- schen Eigenschaften feuerabschirmender Perlmuttanaloga. Angew. Chem. 2010, 122 pp. 6593–6599 |
| [21] | Mert M., Yilmazer U., Processng and properties of modified polyamide 66-organoclay nanocomposites. J. Appl. Polym. Sci. 2008, 108 (6) pp. 3890–3900 |
| [22] | Podsiadlo P., Khaushi A.K., Arruda, Waas, E.M., Shim, B.S., Xu, J., Nandivada, B.G., Pumplin, B.G., Lahann, J., Ramamoorthy, A., Kotov, N.A.: Ultrastrong and stiff layered polymer nanocomposites. Science. 2007, 318 p. 80 |
| [23] | Großmann U., Rechberger M., Blömer J., Bertling J., Wearing Effects in cutting Process — Development of a Combined Simulation Approach. In: Friction, Wear and Wear Protection, (Fischer A., Bobzin K., eds.). Wiley-VCH, Weinheim, 2009 |
| [24] | Masselter T., Speck T., Biomimetic fiber-reinforced compound materials. In: Advances in Biomimetics, 195-210, (George A., ed.). Intech, Rijeka, Croatia, 2011 |
| [25] | Milwich M., Speck T., Speck O., Stegmaier T., Planck H., Biomimetics and technical textiles: solving engineering problems with the help of nature's wisdom. Am. J. Bot. 2006, 93 pp. 1455–1465 |
| [26] | Mattheck C., The face of failure in nature and engineering. Karlsruhe Institute of Technology, Karlsruhe, 2004 |
| [27] | Mattheck C., Design in nature — learning from trees. Springer, Heidelberg, 1998 |
| [28] | Saito A., Sci. Technol. Adv. Mater. 2011, 12 p. 064709 |
| [29] | Yoshimura M., High Polymers, Japan. 2003, 52 (11) pp. 826–828 |
| [30] | Hirose H., PEN January, p.6-10, 2013 |
| [31] | Uozu Y., Continuous Roll Imprinting of Moth Eye Antireflection Surface Using Anodic Porous Alumina, Proc. EcoDesign 2011 |
| [32] | Clapham P.B., Hultley M.C., Reduction of lens refluxion by the “moth eye” principle. Nature. 1973, 244 pp. 281–282 |
| [33] | Fudouzi H., Sawada T., Uozu Y., Toward Industrial Production of Biomimetic Photonic Structures. In: Biomimetics in Photonics, (Karthaus O., ed.). CRC Press, New York, 2012, pp. 141–64. |
| [34] | Hosoda N., The Mechanisms of Organisms as Eco-Materials Design Tools, J.Kauffman, K.-M.Lee(eds),Handbook of Sustainable Engineering, Springer, 1249-1261, 2013 |
| [35] | Autumn K., Stitti M., Liang Y.A., Peattie A.M., Hansen W.R., Sponberg S. et al., J. Full. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002, 99 pp. 12252–12256 |
| [36] | Takaku Y., Suzuk H., IOhta, I., Ishii, D., Muranaka, Y., Shimomura, M., Hariyama,Y.: A thin polymer membrane, “nano-suit”, enhancing survival across the continuum between air and high vacuum. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, 110 (19) pp. 7631–7635 |