斯圖加特大學的計算設計與施工研究所(ICD)和建築結構與結構設計研究所(ITKE)再次聯手設計一個由先進纖維複合材料製成的展館,機器人也加入了製作過程。該結構位在德國海爾布隆Bundesgartenschau園藝博覽會中,結合了尖端的計算技術和在自然界中發現的建築原理。
「BUGA纖維亭」是基於多年來ICD和ITKE在建築仿生方面的研究。展館的承重結構僅使用了先進的纖維複合材料。這不僅確保了結構非常輕,而且還提供了獨特的建築表達和非凡的空間體驗。
「在生物學中,大多數承載結構都是纖維複合材料。」設計團隊解釋說:「它們由纖維製成,例如纖維素、幾丁質或膠原蛋白,以及支撐它們並保持其相對位置的基質材料。生物結構驚人的性能和無與倫比的資源效率源於這些纖維繫統。它們的組織、方向和密度都經過了精細的調整,並在局部發生變化,以確保材料只運用於需要的地方。」
展館的目的是將這種適應負載的生物原理,從而將高度差異化的纖維複合系統轉化為建築。「人造 = 複合材料,如用於該建築的玻璃或碳纖維增強塑料,非常適合這種方法,因為它們與天然複合材料具有相同的基本特性,」,團隊繼續說道:「就在幾年前,這個展館還不可能被設計或建造。」
展館由超過15萬米的玻璃纖維和碳纖維組成,它們都需要單獨設計和擺放。建築構件由無芯絲纏繞機器人製造,其中纖維絲由機器人自由地放置在兩個旋轉纏繞支架之間。
在這個過程中,建築構件的預定義形狀只出現在細絲的相互作用中,不需要任何模具或核心。在製造過程中,產生了一個半透明的玻璃纖維晶格,黑色碳纖維被放置在需要它們的結構上,這導致高度適應負載的組件具有高度不同的體系結構外觀。黑色的碳絲束包裹著半透明的玻璃纖維格子,在結構上形成了鮮明的對比,展館的完全透明的表皮突出了這一點。
展館佔地面積約400平方米(4305平方英尺),自由跨度超過23米(75英尺)。它是由一個完全透明,機械預應力ETFE膜包圍。主承重結構完全由60個定制的纖維複合材料組成,比傳統的鋼結構輕5倍左右,需要經過詳細的測試程序才能獲得完全的批准。這表明一個纖維成分可以承受250千牛頓的壓縮力,相當於15輛汽車的重量。