περίτεχνο ελαφρύ περίπτερο εκτείνεται 23 μέτρα χάρη στα ρομποτικά παραγόμενα σύνθετα ινών

το πανεπιστήμιο του Ινστιτούτου Υπολογιστικής Σχεδίασης και Κατασκευής του Στουτγκάρδη (ICD) και το ινστιτούτο δομικών κατασκευών και δομικού σχεδιασμού (ITKE) συνεργάστηκαν και πάλι για να σχεδιάσουν και να κατασκευάσουν (με τη βοήθεια ρομπότ ) ένα περίπτερο κατασκευασμένο από προηγμένα σύνθετα ινών. ενσωματωμένο στο τοπίο ενός πάρκου στη γερμανική πόλη heilbronn, η δομή συνδυάζει τεχνολογίες αιχμής με υπολογιστικές τεχνολογίες με κατασκευαστικές αρχές που βρίσκονται στη φύση.

το περίπτερο ινών BUGA βασίζεται σε χρόνια βιομιμητικής έρευνας στον τομέα της αρχιτεκτονικής που διεξάγεται από το ICD και το ITKE στο πανεπιστήμιο του Stuttgart . η φέρουσα δομή του κιβωτίου κατασκευάστηκε ρομποτικά χρησιμοποιώντας μόνο προηγμένα σύνθετα ινών. αυτό εξασφαλίζει ότι η δομή δεν είναι μόνο εξαιρετικά ελαφριά, αλλά ότι παρέχει επίσης μια ξεχωριστή αρχιτεκτονική έκφραση και μια εξαιρετική χωρική εμπειρία.

«στη βιολογία οι περισσότερες φέρουσες δομές είναι σύνθετα ινών», εξηγεί η ομάδα σχεδιασμού. «είναι κατασκευασμένα από ίνες, όπως για παράδειγμα κυτταρίνη, χιτίνη ή κολλαγόνο, και ένα υλικό μήτρας που τα στηρίζει και διατηρεί τη σχετική τους θέση. η εκπληκτική απόδοση και η απαράμιλλη απόδοση των βιολογικών δομών από τους πόρους προέρχονται από αυτά τα ινώδη συστήματα. η οργάνωσή τους, η κατεύθυνσή τους και η πυκνότητα τους είναι εξαιρετικά συντονισμένες και τοπικά διαφοροποιημένες, ώστε να διασφαλίζεται ότι το υλικό τοποθετείται μόνο όπου αυτό είναι αναγκαίο ».

το περίπτερο αποσκοπεί στη μεταφορά αυτής της βιολογικής αρχής σε συστήματα αρχιτεκτονικής προσαρμοσμένα σε φορτία και έτσι σε πολύ διαφοροποιημένα σύνθετα υλικά ινών. «τα ανθρωπογενή σύνθετα υλικά, όπως τα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες γυαλιού ή άνθρακα που χρησιμοποιήθηκαν για το κτίριο αυτό, είναι ιδανικά για μια τέτοια προσέγγιση επειδή μοιράζονται τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά τους με φυσικά σύνθετα»,συνεχίζει η ομάδα. «πριν από λίγα χρόνια, αυτό το περίπτερο θα ήταν αδύνατο να σχεδιαστεί ή να οικοδομηθεί».

το περίπτερο αποτελείται από περισσότερα από 150.000 μέτρα χωροταξικά τοποθετημένων ινών γυαλιού και άνθρακα, τα οποία όλοι πρέπει να σχεδιάζονται και να τοποθετούνται ξεχωριστά. τα δομικά στοιχεία παράγονται με ρομποτική, χωρίς πυρήνα περιέλιξη νημάτων, όπου τα ινώδη νημάτια τοποθετούνται ελεύθερα μεταξύ δύο περιστρεφόμενων σκαλωσιμάτων από ένα ρομπότ.

κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, το προκαθορισμένο σχήμα του κατασκευαστικού στοιχείου προκύπτει μόνο από την αλληλεπίδραση των νημάτων, εξαλείφοντας την ανάγκη για οποιοδήποτε καλούπι ή πυρήνα. κατά τη διάρκεια της κατασκευής παράγεται ένα πλέγμα από διαφανείς ίνες γυαλιού πάνω στο οποίο τοποθετούνται οι μαύρες ίνες άνθρακα όπου χρειάζονται δομικά.

αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξαρτήματα προσαρμοσμένα σε μεγάλο φορτίο με εξαιρετικά διαφορετική αρχιτεκτονική εμφάνιση. οι μαύρες δέσμες νημάτων άνθρακα, που τυλίγονται γύρω από το ημιδιαφανές πλέγμα ινών γυαλιού, δημιουργούν μια έντονη αντίθεση στην υφή που επισημαίνεται από το πλήρως διαφανές δέρμα του κιβωτίου.

το περίπτερο καλύπτει μια επιφάνεια περίπου 400 τετραγωνικών μέτρων (4,305 sqf) και επιτυγχάνει ελεύθερο άνοιγμα άνω των 23 μέτρων (75 πόδια). αυτό περικλείεται από μια πλήρως διαφανή, μηχανικά προεντεταμένη μεμβράνη ETFE. η κύρια δομή φέροντος φορτίου κατασκευάζεται εξ ολοκλήρου από 60 σύνθετα εξαρτήματα από σύνθετες ίνες και είναι περίπου πέντε φορές ελαφρύτερη από μια πιο συμβατική κατασκευή χάλυβα.

οι λεπτομερείς διαδικασίες δοκιμών που απαιτούνται για την πλήρη έγκριση έδειξαν ότι ένα μόνο ινώδες συστατικό μπορεί να πάρει μέχρι 250 kilonewtons δύναμης συμπίεσης ή το βάρος περισσότερων από 15 αυτοκινήτων. που άνοιξε στις 17 Απριλίου 2019, το περίπτερο βρίσκεται σε κεντρική τοποθεσία στο καλοκαιρινό νησί του bundesgartenschau 2019 και θα φιλοξενήσει μια έκθεση με τίτλο «zukunftskarusell».