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  • 未來建築建設方向,水紡蛛網公共建築設計探索未來新可能

    計算機設計協會(簡稱ICD)和建築結構和結構設計協會(ITKE)一起在斯圖加特大學繼續他們的帳篷研究系列。該項目的設計和建造方法是基于水紡蛛建造巢穴的方法——這種生物生命中大部分時間都待在水中,因此為了生存它會建造一種加強的氣泡。

    起初,水紡蛛會先建造水平的片網,将氣泡放置在片網下方,最終通過在内部布置分層的纖維從而起到加強結構的作用。這種安全且穩固的栖息地可以抵抗嚴酷的自然環境。其建造過程顯示出如何利用合适的裝配策略創造出有效的纖維增強結構。ICD/ITKE的2014-15項目研究團隊檢驗了這種建造過程,通過分析、提煉,将這種行為方式轉變成了工藝性的制造過程。

    為了将這種生物系統應用到建築建造中,在乙烯材質的氣承膜結構中放置了一台工業機器人。通過在内部必要的地方布置碳纖維,将這種最初容易彎曲的結構逐漸增強成自承重結構。最終這種膜殼形成了具有獨特建築品質的可居住帳篷,同時成為了一種材料得到高度利用的結構。

    ↑最初容易彎曲的結構逐漸增強成自承重結構

    在建造過程的最初階段,通過計算機形式算法得到膜殼幾何形式和主要纖維束位置。這種方法可以讓設計師将各種結構參數操控融入到纖維束的方向和密度中。

    對應于這一點,為了進行柔性膜内部碳纖維加強作業,開發了一種典型的機器人自動裝配工藝。充氣結構不斷變化的剛度和由此産生的波動為機器人控制帶來了特有的挑戰。為了适應這些參數變化,當前的位置和接觸力都會通過嵌入式傳感器進行記錄,并實時傳入機器人,在實際生産情況和控制代碼生成之間能夠做到實時反饋。

    ↑有選擇性的在需要加強的地方應用碳纖維

    通過先進的計算機設計、仿真和生産工藝,ICD/ITKE的該項目展示了這種新穎建造方法的潛力。這樣得到的不僅僅是一種特别的高效利用材料的建造方法,也是一處創新的、動态的建築範例。


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