德國(guó)斯圖加大學(xué)仿生研究館

　　建筑師：斯圖加大學(xué)ICD-ITKE
　　地點(diǎn)：德國(guó)  斯圖加特
　　面積：50平方米
　　年份：2014
    
　　斯圖加特大學(xué)的計(jì)算設(shè)計(jì)院（ICD）和建筑構(gòu)造和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)院（ITKE）建造了另一個(gè)仿生研究館。該項(xiàng)目是系列研究館成功的一部分，展示了新穎設(shè)計(jì)、仿真的體系結(jié)構(gòu)和制造工藝的潛力。該項(xiàng)目的規(guī)劃和建設(shè)由學(xué)生與生物學(xué)家、古生物學(xué)家、建筑師和工程師研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了一年半的時(shí)間。
    
　　該項(xiàng)目的重點(diǎn)是增強(qiáng)聚合物結(jié)構(gòu)的天然纖維復(fù)合材料殼的仿生研究，和纖維的新型機(jī)器人的制造方法的發(fā)展平行的自底向上的設(shè)計(jì)策略。目的是纏繞技術(shù)的模塊化發(fā)展，雙層纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，從而降低了所需的模板到最低，同時(shí)保持了很大程度的幾何自由。
    
　　仿生研究
    
　　本次調(diào)查天然輕質(zhì)結(jié)構(gòu)是一個(gè)跨學(xué)科的。在調(diào)查過(guò)程中，一種甲蟲的鞘翅，翅膀和腹部的保護(hù)殼，已被證明是有效的施工高度材料合適的角色模型。這些輕量化結(jié)構(gòu)的性能依賴于一個(gè)雙層系統(tǒng)的幾何形態(tài)和天然纖維的復(fù)合材料的力學(xué)性能。這種材料的各向異性特征，包括甲殼素纖維嵌入在蛋白質(zhì)基質(zhì)，允許局部有區(qū)別的材料特性。
    
　　材料和結(jié)構(gòu)邏輯
    
　　基于區(qū)分小梁形態(tài)和個(gè)別纖維的安排，一個(gè)雙層的模塊化系統(tǒng)中產(chǎn)生的建筑原型。通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)和仿真工具的發(fā)展，無(wú)論是機(jī)器人制造的特點(diǎn)和抽象仿生原理可以同時(shí)集成到設(shè)計(jì)過(guò)程中。
    作為建筑材料的玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)聚合物，由于其高性能（高強(qiáng)度重量比）和可能產(chǎn)生分化的材料特性通過(guò)光纖位置變化。與他們一起無(wú)拘無(wú)束的成型性，纖維增強(qiáng)聚合物適合于實(shí)現(xiàn)抽象的自然原理的復(fù)雜的幾何形狀和材料的組織。纖維復(fù)合元素的傳統(tǒng)制造方法需要一個(gè)模具的定義形式。然而，這種方法被證明是不適合過(guò)渡自然建設(shè)原則為建筑應(yīng)用因?yàn)樗麄兺ǔＩ婕蔼?dú)特的元素，將需要大量的模板和非常復(fù)雜的模具。
    
　　仿生原型
    
　　共有36個(gè)單一元素組裝，其幾何形狀是基于從甲蟲鞘翅抽象的結(jié)構(gòu)原則。他們每個(gè)人都有一個(gè)單獨(dú)的纖維布局結(jié)果在一個(gè)有效利用材料的承重體系。最大的元素直徑為2.6米重量只有24.1公斤。研究館占地總面積50平方米，122立方米的體積和593公斤的重量。
    
　　整體幾何反應(yīng)特定場(chǎng)地條件大學(xué)周圍的公共空間建設(shè)在公園附近。同時(shí)也說(shuō)明了系統(tǒng)的形態(tài)適應(yīng)性，通過(guò)生成更復(fù)雜的空間安排，而不是單一的殼結(jié)構(gòu)。本研究表明生物館結(jié)構(gòu)原理計(jì)算合成和材料之間的復(fù)雜的相互作用，形式和機(jī)器人制造能導(dǎo)致創(chuàng)新的纖維復(fù)合材料施工方法的產(chǎn)生。同時(shí)，多學(xué)科的研究方法，不僅會(huì)導(dǎo)致行為和有效利用材料的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)，探討了新的空間品質(zhì)和擴(kuò)大建筑構(gòu)造的可能性。