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仿生“水泡” -- 斯圖加特大學(xué)2015 ICD/ITKE 研究亭

文章分類(lèi)：全部-全部發(fā)布時(shí)間：2015-07-13

斯圖加特Achim Menges教授在新作 ICD/ITKE亭中展示了一種全新的建筑，其靈感來(lái)自于生活在水下，并居住在水泡中的水蜘蛛的建巢方式。整個(gè)亭子是在一層柔軟的薄膜內(nèi)部用機(jī)器人織上可以增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的碳纖維而形成的輕型纖維復(fù)合材料外殼構(gòu)筑物，同時(shí)這種建造方式使用到最少的材料實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。該建筑原型的探索是斯圖加特大學(xué)計(jì)算研究所設(shè)計(jì)（ICD）和建筑結(jié)構(gòu)研究所（ITKE）在2014--2015年的研究成功，在計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，仿真設(shè)計(jì)以及制造工藝領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

整個(gè)設(shè)計(jì)理念基于仿生學(xué)在纖維增強(qiáng)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用研究，這種應(yīng)用不要求復(fù)雜的模板，也能適應(yīng)不同結(jié)構(gòu)的不同要求。研究團(tuán)隊(duì)研究了水蜘蛛的水下生活模式，它們?cè)谒陆ㄔ斐鲣摻畎愕膱?jiān)固水泡并生活在其中，作為水泡支撐結(jié)構(gòu)的蜘蛛絲能讓水泡在遭遇水流變化時(shí)承受機(jī)械盈利，保證水泡內(nèi)的安全和穩(wěn)定。

實(shí)際建造時(shí)，亭子的輕薄薄膜現(xiàn)在機(jī)械產(chǎn)生的空氣壓力下成型，然后機(jī)械臂進(jìn)入在薄膜內(nèi)部植入碳纖維束，碳纖維變硬后就成為了牢固的結(jié)構(gòu)。整個(gè)外殼的形狀和碳纖維的位置方向都參考仿生學(xué)并經(jīng)過(guò)了計(jì)算機(jī)的計(jì)算。最終成就了一個(gè)高性能節(jié)省材料的綜合建筑皮膚。

整個(gè)建造過(guò)程中薄膜會(huì)進(jìn)行波動(dòng)，對(duì)于這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)在機(jī)器人上植入了嵌入式傳感器并實(shí)時(shí)反應(yīng)，打開(kāi)了機(jī)器人施工工藝新適應(yīng)性局面。

整個(gè)展廳占地40平方米，體積130立方米，跨度7.5米，最高處4.5米，總重量卻僅有260公斤，也就是每平方6.5千克。這個(gè)先進(jìn)的計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)，仿真以及制造技術(shù)的作品展示了跨學(xué)科研究和教學(xué)的創(chuàng)新潛力。這是一個(gè)不僅在材料上特別的構(gòu)架，也是一個(gè)創(chuàng)新的建筑展示。