Los sistemas biológicos a menudo tienen la capacidad de adaptarse a su entorno. Aprovechan estímulos atmosféricos externos, los cuales provocan cambios químicos o en la forma de un sistema biológico dado.
La naturaleza hace regularmente uso de diversas estrategias y materiales para hacer frente a diversos desafíos como la humedad o la falta de agua. Esto provoca diversos cambios estructurales como pueden ser los que se producen en las plantas.
Por ejemplo, los conos o piñas de algunas plantas se adaptan a su entorno variando la forma según las estaciones, y estos cambios significan que un cono puede proteger o liberar las semillas.
El profesor de la Universidad de Stuttgart Achim Menges, arquitecto y director fundador del Instituto de Diseño Computacional, es también profesor en arquitectura en la Universidad de Harvard. Su práctica e investigación se dedican a la creación de procesos integrales de diseño en el nexo de "la morfogenética de diseño de computación, la ingeniería biomimética y la fabricación asistida por ordenador ".
Los procesos de morfogénesis en la naturaleza son los procesos biológicos que causa un organismo para desarrollar una forma. Es uno de los tres elementos fundamentales de la biología del desarrollo junto al control del crecimiento celular y la diferenciación celular, y el proceso controla la distribución espacial organizada de células durante el desarrollo embrionario.
El trabajo de Menges le ha llevado a colaborar con los ingenieros estructurales, informáticos, científicos de materiales y biólogos a buscar soluciones para crear "componentes higroscópicos" mediante sistemas de impresión en 3D para provocar cambios en la forma de materiales en respuesta a la humedad relativa o la temperatura en el medio ambiente.
El resultado de su trabajo en lo que se denominan como estructuras biomiméticas superficiales sensibles se denomina "Transferencia de los principios biológicos a los sistemas arquitectónicos" ("the transfer of biological principles to architectural systems") lo cual proviene de que el proceso es higroscópicamente accionado mediante sistemas compuestos de madera-chapa como los utilizados en la "Hygroscope Installation" en París y el "HygroSkin Pavilion" en Orleans .
Todo se reduce a la utilización de las tecnologías de impresión 3D para asumir los retos de diseño a nivel material.
Trabajando junto desarrollador científico David Correa, Oliver David Krieg, y Steffen Reichert, Menges utiliza el diseño computacional y métodos de fabricación robóticos para integrar el comportamiento elástico y higroscópico de la madera. El equipo dice que es la estructura de madera fibrosa, la rigidez relativamente baja, y la alta capacidad estructural lo que les permite crear estos fascinantes mecanismos de auto-formación. Programando el material articulado, han creado un sistema de arquitectura sensible climático.
La compleja interacción entre los distintos parámetros programables de las estructuras permite que los diseñadores logren una serie de articulaciones complejas, de cuatro dimensiones, y el resultado es una arquitectura con la capacidad de sentir, accionar y reaccionar a los cambios climáticos. Dicen que sus sistemas representan "un novedoso marco conceptual y práctico para los sistemas arquitectónicos que responden al medio ambiente verdaderamente programables".
Mientras que los sistemas de ingeniería convencionales se basan en conjuntos de componentes discretos y funcionales como sensores, actuadores y controladores, sus sistemas "biológicos" dependen de materias diferenciadas y sistemas de materiales estructurados que actúan en concierto y armonía como un sistema combinado el cual imita esos sensores, actuadores y las reacciones del regulador para crear formas fantásticas que lentamente se abren, se cierran y se transforman tal como lo harían las flores u hojas.
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