Josefine Lissner von LEAP71 hat kürzlich eine neue Open-Source-Bibliothek veröffentlicht, die die Erstellung von aperiodischen Fliesen und quasikristallinen Strukturen für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen ermöglicht. Aperiodische Fliesen wurden vor Hunderten von Jahren erstmals für dekorative Zwecke im Goldenen Zeitalter des Islam verwendet.
Nach ihrer Wiederentdeckung durch Roger Penrose wurden sie lange Zeit als mathematische Kuriosität angesehen, bis die Entdeckung von Quasikristallen Dan Shechtman den Nobelpreis für Chemie einbrachte.
Ein quasiperiodischer Kristall oder Quasikristall ist eine Struktur, die geordnet, aber nicht periodisch ist. Ein quasikristallines Muster kann den gesamten verfügbaren Raum kontinuierlich ausfüllen, es fehlt jedoch die translatorische Symmetrie. Während Kristalle gemäß dem klassischen kristallographischen Restriktionstheorem nur zwölf, drei-, vier- und sechsfach Rotationssymmetrien aufweisen können, zeigt das Bragg-Beugungsmuster von Quasikristallen scharfe Spitzen mit anderen Symmetrieordnungen, zum Beispiel eine fünffache.
Bis in die 1980er Jahre wurden Quasikristalle zugunsten der vorherrschenden Ansichten über die atomare Struktur der Materie vernachlässigt. Im Jahr 2009 bot eine mineralogische Entdeckung, Icosahedrit, nach intensiver Suche Beweise für die Existenz natürlicher Quasikristalle. LEAP71 geht davon aus, dass die Eigenschaften aufgrund ihrer nicht wiederholenden Natur in Luft- und Raumfahrtstrukturen verwendet werden könnten.
Der Quellcode ist als Open Source zum Download auf GitHub von LEAP 71 erhältlich, zusammen mit einer ausführlichen Erklärung des Prozesses.
Die Bibliothek stellt einen Ausgangspunkt für die Erzeugung von aperiodischen Fliesen wie den Penrose-Mustern in 2D und Quasikristallen in 3D dar. In der Generativen Gestaltung sind wir daran gewöhnt, Gitterstrukturen zu verwenden, die in der Regel periodisch wiederholende Einheiten mit konstanten Abständen bedeuten. Und das gilt auch für regelmäßig kristalline Materie.
Jedoch wurde Aperiodizität durch die Entdeckung von quasi-geordneten Strukturen (“Quasikristallen”) sowohl in der Theorie als auch in der Praxis populär und aufgrund der interessanten Materialeigenschaften gefeiert, die eine neue Art von Materie besitzen kann. Wir haben bereits früher aperiodische Fliesen für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen vorgeschlagen, insbesondere für solche, die unter Schwingungsstrukturlasten leiden.
Dieses Bild zeigt ein Beispiel, bei dem LEAP71 ein mehrschichtiges Penrose-Muster auf ein Flugzeugrahmenpaneel für hypersonischen Flug angewendet hat. Das Unternehmen nimmt an, dass ein Muster ohne translatorische Symmetrie und nicht wiederholende Einheiten einer breiten Palette von Frequenzen besser standhalten sollte und keinen deutlichen Resonanzeffekt aufweist.
Gleichzeitig sind Quasikristalle und ähnliche Strukturen unmöglich manuell zu konstruieren und haben trotz ihres Potenzials kaum praktische Anwendung gefunden. LEAP71 hat diese Bibliothek veröffentlicht, um einen soliden Ausgangspunkt zu bieten, in der Hoffnung, dass wir in Zukunft ingenieurwissenschaftliche Anwendungen sehen werden.
Um den Code auszuführen, müssen die Benutzer den Open-Source-PicoGK-Geometriemotor und die ShapeKernel-Bibliothek erhalten.
FAQ:
1. Was ist LEAP71?
LEAP71 ist ein Unternehmen, das eine neue Open-Source-Bibliothek entwickelt hat.
2. Was ermöglicht die Open-Source-Bibliothek von LEAP71?
Die Open-Source-Bibliothek von LEAP71 ermöglicht die Erstellung von aperiodischen Fliesen und quasikristallinen Strukturen für ingenieurwissenschaftliche Anwendungen.
3. Was sind aperiodische Fliesen?
Aperiodische Fliesen sind Muster, die nicht periodisch wiederholen und vor Hunderten von Jahren im Goldenen Zeitalter des Islam für dekorative Zwecke verwendet wurden.
4. Was sind Quasikristalle?
Quasikristalle sind geordnete, aber nicht periodische Strukturen, die den gesamten verfügbaren Raum kontinuierlich ausfüllen. Sie haben keine translatorische Symmetrie.
5. Was war die Bedeutung der Entdeckung von Quasikristallen?
Die Entdeckung von Quasikristallen durch Dan Shechtman brachte ihm den Nobelpreis für Chemie ein und änderte die vorherrschenden Ansichten über die atomare Struktur der Materie.
6. Wo kann der Quellcode der Open-Source-Bibliothek heruntergeladen werden?
Der Quellcode der Open-Source-Bibliothek kann auf GitHub von LEAP71 heruntergeladen werden.
7. Welche Muster können mit der Bibliothek erzeugt werden?
Die Bibliothek ermöglicht die Erzeugung von aperiodischen Fliesen wie den Penrose-Mustern in 2D und Quasikristallen in 3D.
8. Was sind die potenziellen Anwendungen von aperiodischen Fliesen und Quasikristallen?
Aperiodische Fliesen und Quasikristalle könnten in Luft- und Raumfahrtstrukturen aufgrund ihrer nicht wiederholenden Natur verwendet werden, um verschiedenen Frequenzen besser standhalten zu können und keinen Resonanzeffekt zu zeigen.
9. Wie können Benutzer den Code ausführen?
Benutzer müssen den Open-Source-PicoGK-Geometriemotor und die ShapeKernel-Bibliothek erhalten, um den Code auszuführen.