Un equipo internacional de ingenieros ha utilizado un software inspirado en la selección natural para rediseñar las alas de un Boeing 777. El resultado es un ala nueva que imita la anatomía de las alas de las aves y que resulta mucho más ligeras que las alas que se utilizan ahora, lo cual podría resultar en un ahorro de 200 toneladas de combustible por avión al año.
Cuando los ingenieros quieren hacer que un objeto pese menos, lo que hacen es, casi literalmente, ir recortando: gracias a una técnica llamada optimización topológica, utilizan un ordenador para recortar todo el material posible dentro de ese objeto. El problema es que los métodos actuales solo pueden utilizar esta técnica con objetos simples, como tubos o conectores.
El problema de los 5 millones de vóxeles
El obstáculo está en la resolución. Igual que las imágenes bidimensionales en un ordenador se miden en píxeles, los objetos tridimensionales se miden en vóxeles. En el pasado, la máxima resolución de un modelo de optimización tridimensional estaba limitada a 5 millones de vóxeles.
Los ingenieros responsables de este nuevo ala aseguran haber alcanzado con su programa los 1.000 millones (o un billón americano) de vóxeles. Y para ponerlo a prueba, decidieron intentar rediseñar el ala de un Boeing recortando el material y con ello reduciendo su peso.
Para conseguirlo, un superordenador estuvo haciendo cálculos durante 5 días. Utilizando los datos aportados, elaboró un diseño, y luego otro, y luego otro, ajustando los resultados para irlo mejorando en aquellos puntos que quedaban más débiles, imitando de alguna forma el proceso de la selección natural.
Estructuras curvas que imitan a las alas de ave
Al contrario que las alas actuales, cuya estructura está compuesta por vigas rectas a lo largo del ala intercaladas por soportes que las cruzan, soportes curvos parten del borde interior del ala y llegan hasta el extremo, imitando los huesos del ala de un ave, mientras que otras zonas de la estructura, también compuesta de soportes curvos, se asemejan a un pico de pájaro.
Este sería el aspecto de la nueva ala al quitar la cubierta superior. Los soportes internos imitan la anatomía de las aves.
Esto hace que, sin comprometerse la rigidez, la nueva estructura pese entre un 2 y un 5% menos que la original, lo que supone entre 200 y 500 kilos menos, permitiendo ahorrar entre 40 y 200 tonelada de combustible por avión al año.
Además, según los autores, la misma técnica podría aplicarse en otras industrias, como por ejemplo el diseño de edificios de gran altura en regiones con frecuencia de terremotos, lo que ayudaría a mantener la rigidez pero soportar mejor el movimiento de un seísmo.
Eso sí, esta nueva ala no será construida de momento: su diseño es demasiado intrincado y haría falta una impresora 3D gigantesca y muy precisa. Las alas de pájaro en los aviones tendrán que seguir esperando.
Fotos | Nature
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