Intcdc-paviljongen vid universitetet i Stuttgart

„livMatS Pavilion“ i den botaniska trädgården vid Freiburgs universitet är tillverkad av naturfibrer som lindats av robotar. Den har utvecklats och byggts av studenter från livMatS och IntCDC Clusters of Excellence vid universiteten i Freiburg och Stuttgart.

Forskare runt om i världen letar efter en modell för ett hållbart och resurseffektivt alternativ till konventionella byggmetoder. I ett gemensamt projekt har forskare från universiteten i Freiburg och Stuttgart och masterstudenter från universitetet i Stuttgart nu presenterat ett koncept. Och byggt det direkt. Det är en robotlindad byggnad av naturfiber som nyligen visades upp i den botaniska trädgården vid Freiburgs universitet. Det något otympliga namnet „livMatS Pavilion“ syftar på Freiburgs forskningsområde och Cluster of Excellence „Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS)“. Paviljongen är tänkt att illustrera hur en unik bioinspirerad arkitektur möjliggörs genom att kombinera naturliga material med avancerad digital teknik.

Dess bärande struktur består av robotlindade linfibrer, en vidareutveckling av de syntetiskt framställda fiberkompositer som hittills använts – t.ex. glas- och kolfibrer. Linfibrer är å andra sidan förnybara i årliga skördecykler, regionalt tillgängliga och biologiskt nedbrytbara. Särskilt i kombination med effektiv lättviktskonstruktion kan de avsevärt minska byggnaders ekologiska fotavtryck. „Fiberarmerade kompositer har ett utmärkt förhållande mellan styrka och vikt“, förklarar Jan Knippers från Institute of Structures and Conceptual Design (ITKE). Det var dock allt annat än lätt att ställa om produktionen från syntetiska fibrer till naturfibrer. „Naturfibrerna och deras biologiska variabilitet ställde oss forskare inför nya utmaningar när det gäller datorbaserad design, arbetsflöden för robotproduktion och maskinstyrning“, säger Achim Menges från Institute of Computer-Aided Design and Construction (ICD).

Mit dem Laden des Videos akzeptieren Sie die Datenschutzerklärung von YouTube.
Mehr erfahren

Video laden

YouTube immer entsperren

© IntCDC, Stuttgarts universitet | Källa: YouTube

Naturen som modell för IntCDC-paviljongen

Saguarokaktusen och kaktusfingerväxten fungerade som inspiration för det nätliknande arrangemanget av naturfibrerna och den kärnfria lindningen. Båda kaktusarna kännetecknas av sin speciella trästruktur. Saguaro-kaktusen har ett cylindriskt skelett som är ihåligt på insidan och därför särskilt lätt, säger Thomas Speck, chef för Botaniska trädgården. Den består av en nätliknande trästruktur, som ger skelettet extra stabilitet. „Vävnaden i de tillplattade sidoskotten på kaktusfikusen är också sammanvävd med buntar av träfibrer, som är ordnade i lager och förbundna med varandra. Det innebär att vävnaden hos kaktusfingerväxten också kännetecknas av en särskilt hög bärförmåga“, fortsätter Thomas Speck.

Forskarna har abstraherat dessa nätverksstrukturer från de biologiska modellerna och implementerat dem i livMatS-paviljongen genom att linda naturfibrerna kärnlöst. Genom denna abstraktion – lindnings- eller flätningsprocesser finns inte i växter – kunde forskarna överföra de mekaniska egenskaperna hos de tvärbundna fiberstrukturerna till de lätta bärande elementen i livMatS-paviljongen, enligt livMatS Institute i en förklaring av processen.

Paviljongens bärande struktur består av 15 linfiberelement som är prefabricerade uteslutande av naturfibrer. Mittpunkten utgörs av en nyckelsten i fiber. Den filigrana ytan på de enskilda elementen påminner om både traditionella korsvirkeskonstruktioner och den biologiska modellen. De enskilda elementen varierar i total längd mellan 4,50 och 5,50 meter och väger i genomsnitt bara 105 kg. Med en total yta på 46 kvadratmeter väger hela fiberkonstruktionen endast cirka 1,5 ton. Konstruktionen har utförts av FibR GmbH Stuttgart, en av de industriella partnerna i projektet.

Paviljongen kommer att fungera som en evenemangsplats i framtiden – och inte minst för att illustrera teamets arbete. Utvecklingen av strukturen bygger på ett mångårigt samarbete mellan ett team av arkitekter och ingenjörer från masterprogrammet ITECH vid kompetensklustret „Integrative Computer-aided Design and Construction for Architecture (IntCDC)“ vid universitetet i Stuttgart och biologer från kompetensklustret Living. Adaptive and Energy-autonomous Material Systems (livMatS) vid Freiburgs universitet. (Röd)

Projektgrupp:

ICD: Institute for Computational Design and Construction – Prof. Achim Menges/Cluster of Excellence IntCDC, Universitetet i Stuttgart;
ITKE: Institutet för byggnadskonstruktioner och strukturell design – Prof. Jan Knippers/Cluster of Excellence IntCDC, Stuttgarts universitet
i samarbete med livMatS, Freiburgs universitet – Prof. Dr Thomas Speck, Prof. Dr Jürgen Rühe

Forskare
Marta Gil Pérez, Serban Bodea, Niccolò Dambrosio, Bas Rongen, Christoph Zechmeister Projektledning: Katja Rinderspacher, Marta Gil Pérez, Monika Göbel

2018 till 2020: Talal Ammouri, Vanessa Costalonga Martins, Sacha Joseph Cutajar, Edith Anahi Gonzalez San Martin, Yanan Guo, James Hayward, Silvana Herrera, Jeongwoo Jang, Nicolas Kubail Kalousdian, Simon Jacob Lut, Eda Özdemir, Gabriel Rihaczek, Anke Kristina Schramm, Lasath Ryan Siriwardena, Vaia Tsiokou, Christo van der Hoven, Shu Chuan Yao

2018 till 2019: Karen Andrea Antorveza Paez, Okan Basnak, Guillaume Caussarieu, Zhetao Dong, Kurt Drachenberg, Roxana Firorella Guillen Hurtado, Ridvan Kahraman, Dilara Karademir, Laura Kiesewetter, Grzegorz Łochnicki, Francesco Milano, Yue Qi, Hooman Salyani, Nasim Sehat, Tim Stark, Zi Jie, Jake Tan, Irina Voineag