Tensegrity – en basis for tverrfaglig samspill (10.6.05, 07:42)

I en serie miniseminarer har USA-professoren Robert E. Skelton denne uka sådd spennende tanker hos trondheimsforskerne. Hans ideer om systemtenkning kan gi basis for en spennende tverrfaglig utvikling. Intelligente oppdrettsmerder kan være første eksempel.

BASTARDMASKIN: Professor Skelton avslørte at han er i gang med å utvikle en maskin som skal produsere tensegrity-konstruksjoner. – Den blir en krysning mellom en symaskin og et maskingevær, opplyser han.

- I den første halvdel av 1900-tallet var det fysikk som drev den teknologiske utvikling framover. I andre halvdel var det ingeniørkunst som var drivkraften, mener Robert Skelton. Han tror at i neste periode blir systemer stikkordet for teknologisk framgang, og at dette vil føre til at mange ulike fagdisipliner vil samarbeide på en helt annen måte enn før.

Starter i feil ende
- Ofte er helheten mye mindre enn summen av de enkelte deler, påpeker Skelton. Selv om de enkelte komponenter i systemet er optimalisert etter alle kunstens regler, trenger det slett ikke bli et bra totalsystem, hevder han. Man bør starte med helheten, ta det totale systemet som utgangspunkt, og ved å trekke inn flere disipliner i utviklingen av det, vil man ofte få store, uventede gevinster, sier han.

SKELTONs demonstrasjonsmodell viser fleksibiliteten i en tensegrity-konstruksjon.

Inspirasjon fra kunsten
Inspirert av kunstneren Kenneth Snelsons luftige tårn bestående av staver og kabler satt sammen på en snedig selvbærende måte, begynte Skelton i 1992 et grundig teoretisk og praktisk studium av denne type strukturer. Med solid bakgrunn i kybernetikk og fysikk hadde han de beste forutsetninger for nærmest å gjøre feltet til en egen vitenskap. Tensegrity er betegnelsen som er valgt for denne faglige arenaen, som er anvendbar innen svært mange disipliner.

Det er marinprofessor Asgeir Sørensen med kolleger som har invitert ham hit med tanke på å ta i bruk denne teknologien innenfor havbruket. Når oppdrettsmerder skal flyttes ut i åpent hav, blir påkjenningene så mye større enn i en beskyttet fjord.

FAKTA

TENSEGRITY er sammensatt av de to engelske ordene tension og integrity. En ”tensegrity”-konstruksjon” består av to typer ”deler” som samvirker med hverandre. For det første; en familie løsrevne deler som samlet lar seg presse sammen. Dette kan for eksempel være korte rør eller staver. For det andre; komponenter som er hektet sammen i nettverk, og som samlet kan strekkes. Sammenkoblingen gjør at strekk-krefter fordeles over hele strukturen. Disse komponentene kan være kabler.

Henter ideer fra naturen
Ideen med Skeltons tensegrity-konstruksjoner er at de kan gjøres fleksible og tilpasse seg vær og omgivelser. I stedet for å overdimensjonere for å være på den sikre side, ser Skelton på hvordan naturen har løst sine konstruksjonsoppgaver – en insektvinge, et edderkoppnett, en plantestengel – og anvender de samme prinsipper i menneskeskapte konstruksjoner. Resultatet blir smarte, tilpasningsdyktige konstruksjoner som er mye mer motstanddyktige mot belastninger.

Intelligente konstruksjoner
- Vår plan er å lage en merd som kan endre form avhengig av været, som kan trekke seg sammen og beskytte seg mot smittespredning og lignende, sier Asgeir Sørensen, som nå sender en av sine doktorkandidater på et halvt års opphold hos professor Skelton ved University of California at San Diego.

- Vi skal lage en smart oppdrettsmerd som selv kan endre sin form, slik at den minsker arealet som vender mot bølgene, forteller Sørensen. - Er det lite strøm, og dermed lite oksygen tilgjengelig for fisken, vil den øke arealet som vender mot strømmen. Sørensen mener teknologien også kan brukes for en ny generasjon tråler, skipsskrog og plattformer - slanke og intelligente konstruksjoner som tilpasser seg sjøbelastninger i stedet for å kjempe mot dem.

NORSKE DISIPLER: Tre av dem som skal implementere Skeltons idéer i vårt miljø: Sondre K. Jacobsen (t.v.) fra Technology Transfer har sikret patentrettighetene for tensegrity-ideene. Professor Asgeir Sørensen fører an i den maritime satsingen, og Vegar Johansen er Sintefs mann i tensegrity-teamet.

Fra nano til mega
Den amerikanske romfartsindustrien har for lengst oppdaget potensialet som ligger i tensegrity-konseptet. Skelton har bl.a. bidratt til utviklingen av romstasjonen Skylab. Satellittantenner og reflekterende speil kan foldes sammen til en meget kompakt format for å foldes ut til en effektiv, fleksibel konstruksjon i rommet.

Spennvidden i tensegrity-konseptet er meget stor. Prinsippene er anvendbare fra nanonivå (modellering av blodceller) opp til sfæriske konstruksjoner i megaklassen. Under seminaret ble flere aktuelle anvendelser kastet fram: Oljeboring, isfiske og kirurgiske instrumenter for kikkhulls-operasjoner. Kunst og rekruttering av unge til teknologiske studier er andre muligheter. Det bør derfor ligge til rette for at problemstillinger rundt tensegrity-prinsippene kan inspirere til samspill mellom flere av NTNUs fagmiljø.

Tekst og foto: Arne Asphjell