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仿生“水泡” -- 斯图加特大学2015 ICD/ITKE 研究亭

文章分类:建筑设计       发布时间:2015-07-13

斯图加特Achim Menges教授在新作 ICD/ITKE亭中展示了一种全新的建筑,其灵感来自于生活在水下,并居住在水泡中的水蜘蛛的建巢方式。整个亭子是在一层柔软的薄膜内部用机器人织上可以增强结构的碳纤维而形成的轻型纤维复合材料外壳构筑物,同时这种建造方式使用到最少的材料实现了结构稳定性。该建筑原型的探索是斯图加特大学计算研究所设计(ICD)和建筑结构研究所(ITKE)在2014--2015年的研究成功,在计算机设计,仿真设计以及制造工艺领域有广泛的应用前景。

整个设计理念基于仿生学在纤维增强结构中的应用研究,这种应用不要求复杂的模板,也能适应不同结构的不同要求。研究团队研究了水蜘蛛的水下生活模式,它们在水下建造出钢筋般的坚固水泡并生活在其中,作为水泡支撑结构的蜘蛛丝能让水泡在遭遇水流变化时承受机械盈利,保证水泡内的安全和稳定。

实际建造时,亭子的轻薄薄膜现在机械产生的空气压力下成型,然后机械臂进入在薄膜内部植入碳纤维束,碳纤维变硬后就成为了牢固的结构。整个外壳的形状和碳纤维的位置方向都参考仿生学并经过了计算机的计算。最终成就了一个高性能节省材料的综合建筑皮肤。

整个建造过程中薄膜会进行波动,对于这一挑战,研究团队在机器人上植入了嵌入式传感器并实时反应,打开了机器人施工工艺新适应性局面。

整个展厅占地40平方米,体积130立方米,跨度7.5米,最高处4.5米,总重量却仅有260公斤,也就是每平方6.5千克。这个先进的计算机设计,仿真以及制造技术的作品展示了跨学科研究和教学的创新潜力。这是一个不仅在材料上特别的构架,也是一个创新的建筑展示。

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