德国·计算设计院和建筑构造和结构设计研究馆2015---斯图加大学ICD-ITKE

• 设计单位

  斯图加大学ICD-ITKE

• 地址

  德国 斯图加特

• 建筑面积

  50平方米

• 项目年份

  2014

    斯图加特大学的计算设计院（ICD）和建筑构造和结构设计院（ITKE）建造了另一个仿生研究馆。该项目是系列研究馆成功的一部分，展示了新颖设计、仿真的体系结构和制造工艺的潜力。该项目的规划和建设由学生与生物学家、古生物学家、建筑师和工程师研究团队进行了一年半的时间。

    该项目的重点是增强聚合物结构的天然纤维复合材料壳的仿生研究，和纤维的新型机器人的制造方法的发展平行的自底向上的设计策略。目的是缠绕技术的模块化发展，双层纤维复合材料结构，从而降低了所需的模板到最低，同时保持了很大程度的几何自由。

    仿生研究

    本次调查天然轻质结构是一个跨学科的。在调查过程中，一种甲虫的鞘翅，翅膀和腹部的保护壳，已被证明是有效的施工高度材料合适的角色模型。这些轻量化结构的性能依赖于一个双层系统的几何形态和天然纤维的复合材料的力学性能。这种材料的各向异性特征，包括甲壳素纤维嵌入在蛋白质基质，允许局部有区别的材料特性。

    材料和结构逻辑

    基于区分小梁形态和个别纤维的安排，一个双层的模块化系统中产生的建筑原型。通过计算设计和仿真工具的发展，无论是机器人制造的特点和抽象仿生原理可以同时集成到设计过程中。

    作为建筑材料的玻璃纤维和碳纤维增强聚合物，由于其高性能（高强度重量比）和可能产生分化的材料特性通过光纤位置变化。与他们一起无拘无束的成型性，纤维增强聚合物适合于实现抽象的自然原理的复杂的几何形状和材料的组织。纤维复合元素的传统制造方法需要一个模具的定义形式。然而，这种方法被证明是不适合过渡自然建设原则为建筑应用因为他们通常涉及独特的元素，将需要大量的模板和非常复杂的模具。

    仿生原型

    共有36个单一元素组装，其几何形状是基于从甲虫鞘翅抽象的结构原则。他们每个人都有一个单独的纤维布局结果在一个有效利用材料的承重体系。最大的元素直径为2.6米重量只有24.1公斤。研究馆占地总面积50平方米，122立方米的体积和593公斤的重量。

    整体几何反应特定场地条件大学周围的公共空间建设在公园附近。同时也说明了系统的形态适应性，通过生成更复杂的空间安排，而不是单一的壳结构。本研究表明生物馆结构原理计算合成和材料之间的复杂的相互作用，形式和机器人制造能导致创新的纤维复合材料施工方法的产生。同时，多学科的研究方法，不仅会导致行为和有效利用材料的轻质结构，探讨了新的空间品质和扩大建筑构造的可能性。