斯图加特大学创建了基于海胆和甲虫翅膀的仿生亭

在斯图加特大学继续其实验到仿生学和机器人建造两个展馆在德国的德国联邦园艺博览会园艺展会。两个展馆都是由机器人建造的，旨在模仿自然 - 被称为仿生学。一个宽敞的木制凉亭的形状基于海胆，而纤维复合馆的结构则采用甲虫翅膀。

斯图加特大学在Bundesgartenschau园艺展上创建了两个仿生馆，一个来自纤维复合材料

该大学的研究人员从376个独特的板块中建造了 BUGA Wood Pavilion，这些板块像拼图一样，精确到亚毫米级。

该结构基于海胆的外壳 - 斯图加特计算设计与建筑研究所(ICD)和建筑结构与结构设计研究所(ITKE)已经研究了近十年。

BUGA Wood Pavilion采用海胆结构形式

海胆有一个由紧密互锁的板块组成的独特骨架，研究小组已经反复利用这一点来建造2011年的小型展馆和2016 年的拼接版。

对于这次迭代，该团队希望超越该项目的直接前身 - 2014年的Landesgartenschau展览厅，他们通过手指关节解释了海胆的形态。

可重复使用的展馆跨越30米

他们的目标是每平方米使用相同数量的木材，†但是展馆的跨度是三倍。他们还想让它重复使用。

最新的展馆在德国海尔布隆的Bundesgartenschau展出，横跨30米无柱。它的重量仅为每平方米38公斤 - 这是使用计算机设计的空心木箱的结果。

ITKE负责人Jan Knippers表示，这款以海胆为灵感的设计“可以实现适合负载的高效结构”。

“建筑中的仿生方法可以实现科学的，跨学科的横向思维，”ICD的Achim Menges补充道。“在与数字技术的重叠中，可能出现令人惊讶的新建筑方法，例如展馆的机器人制造的分段木壳。

该团队为Buga Wood Pavilion设计了一个定制的机器人制造平台，两个工业机器人将板粘合在一起，并将其17,000个手指接头加工成0.3毫米的精度。现场组装以两名工匠的形式进行人工，工作十天。

它在德国海尔布隆的Bundesgartenschau展出

“我们开发的全自动化制造工艺不再是简单但坚固的木制部件，而是实现了复杂但高度材料和轻质的木制暗盒，”Menges说。“他们还为展馆提供了独特的建筑外观。”

BUGA Wood Pavilion与第二个展馆 - BUGA Fiber Pavilion展出。这种结构延续了ITKE和ICD在编织纤维结构方面的工作，例如2016年伦敦V&A的Elytra Filament Pavilion。

ITKE和ICD的第二个展馆采用甲虫翅膀结构

这些结构取代了海胆的身体，从另一个自然强壮的动物身体部分 - 甲虫翅膀中获取灵感。

在纤维复合材料作为建筑材料的应用中还有第二层仿生学 - 正如研究小组所指出的那样，生物学中的大多数承重结构都是纤维素，甲壳素或胶原蛋白等复合材料。

对于Bundesgartenschau展馆，该团队使用玻璃纤维和碳纤维增强塑料，他们说这些塑料与天然复合材料具有共同的特征。

BUGA Fiber Pavilion由玻璃纤维和碳纤维增强塑料制成

同样，展馆部分由两个机器人构成 - 在这种情况下，斯图加特大学开发的纤维缠绕机器人，每个机器人将纤维丝放置在两个旋转脚手架之间。

在这种可以被认为是3D打印的增材制造形式的方法中，不需要模具或芯，因此不需要生产废料或材料边角料。

该结构使用增材制造形成

半透明纤维是玻璃复合材料，而黑色纤维含有碳纤维以获得结构优势，整个展馆由一个额外的塑料膜包围。

每平方米，结构仅重7.6公斤，同时仍然通过建筑施工的强度测试。它的自由跨度是23米。

两个展馆都将展出至2019年10月6日

“这种高度创新的施工方法远远领先于现有的建筑法规，”Knippers说。“展馆的结构重量比同类钢结构或木结构的重量低许多倍，”他继续道。“这使得装配更加容易，因为不需要繁重的运输工具，脚手架或起重设备。”

BUGA纤维馆将在Bundesgartenschau夏季岛上与BUGA Wood Pavilion一同展出，直至2019年10月6日。

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