El ICD/ITKE Research Pavilion 2014-15 muestra el potencial arquitectónico de un moderno método de construcción inspirado por la construcción de telarañas submarinas de la araña de agua. Através de un nuevo sistema de fabricación robótica un elemento neumático inicialmente flexible se rigidiza gradualmente reforzándolo con fibra de carbono en el interior. La ligera cáscara de compuesto de fibra resultante forma un pabellón con calidades arquitectónicas únicas, y al mismo tiempo es una estructura material sumamente eficiente, capaz de cubrir un área de cerca de 40m² y un volumen de aproximadamente 130 m³ con una luz de 7,5 metros y una altura de 4,1 metros. El peso total de la construcción es de 260 kilos, que corresponde a un peso de 6,5 kg / m².
Descripción del proyecto por Institute for Computational Design (ICD)
El concepto de diseño está basado en el estudio de los procesos de construcción biológicos para estructuras reforzadas con fibra. Estos procesos son relevantes para su uso en la arquitectura, ya que no requieren de elementos complejos y son capaces de adaptarse a las demandas de cada construcción. Los procesos biológicos dan lugar a formas personalizadas reforzadas con fibra de un modo sumamente eficaz y funcionalmente integrado. El proceso de construcción de redes de la araña de agua que se zambulle, (Agyroneda Aquatica) demostró ser de interés particular. Así, el proceso de construcción de redes por las arañas de agua fue examinado así como el modelo subyacente conductual y las reglas de diseño, extraídas y transferidas en un proceso de fabricación tecnológico.
Para la transferencia de esta secuencia de formación biológica a la construcción de edificio, se desarrolló un proceso en el cual un robot industrial se coloca sobre una membrana hueca hecha con EFTE. Esta suave cáscara queda soportada al principio por aire a presión, aunque robóticamente se refuerza el interior con fibra de carbón, gradualmente se rigidiza en una estructura monolítica autoportante. Las fibras de carbón sólo se aplican de manera selectiva allí donde donde son necesarias para reforzar la estructura, y e elemento neumático es usado simultáneamente como una piel para el edificio funcionalmente integrada. Esto da como resultado un proceso de construcción eficiente.
El proceso de diseño y de construcción, con la geometría de caparazón y cada uno de los haces de la red de fibras se creó por un programa de ordenador que integra las limitaciones de ese tejido y consigue una simulación estructural. Para determinar y ajustar las diferentes capas de fibra, se utiliza un método de diseño basado en unos cálculos. Parecido a una araña, el diseñador navega por toda la superficie del caparazón creando una ruta para la colocación de las fibras. El comportamiento del agente viene dado por una variedad de parámetros de diseño interrelacionados. Este proceso de diseño computacional permite al diseñador navegar y simultáneamente integrar esos parámetros dentro de las diversas orientaciones que llevan las fibras o las densidades.
Durante la producción, nueve mechas de fibras de carbón son colocadas en paralelo. Los 45 km de mecha de fibra de carbono se colocaron a una velocidad de 0,6 m por minuto en los 5 km de trayectoria del robot.
Este proceso de adición no solo permite colocar el material compuesto de fibra, también permite minimizar el gasto que supone este proceso de construcción. El Pabellón de Investigación del ICD / ITKE del 2014-15 cubre un área de cerca de 40m² y un volumen de aproximadamente 130 m³ con una luz de 7,5 metros y una altura de 4,1 metros. El peso total de la construcción es de 260 kilos, que corresponde a un peso de 6,5 kg / m².
Texto.- Institute for Computational Design (ICD).
CRÉDITOS.-
Encargados del proyecto.- ICD Institute for Computational Design (Prof. Achim Menges). ITKE Institute of Building Structures and Structural Design (Prof. Jan Knippers).
Desarrollo Científico.- Moritz Dörstelmann, Valentin Koslowski, Marshall Prado, Gundula Schieber, Lauren Vasey.
Desarrollo del Sistema, Fabricación y Construcción.- Invierno-Verano13/14, SoSe14, Invierno-Verano14/15: Hassan Abbasi, Yassmin Al-Khasawneh, Yuliya Baranovskaya, Marta Besalu, Giulio Brugnaro, Elena Chiridnik, Tobias Grun, Mark Hageman, Matthias Helmreich, Julian Höll, Jessica Jorge, Yohei Kanzaki, Shim Karmin, Georgi Kazlachev, Vangel Kukov, David Leon, Kantaro Makanae, Amanda Moore, Paul Poinet, Emily Scoones, Djordje Stanojevic, Andrei Stoiculescu, Kenryo Takahashi and Maria Yablonina. Invierno-Verano14/15: Rebecca Jaroszewski, Yavar Khonsari, Ondrej Kyjanek, Alberto Lago, Kuan-Ting Lai, Luigi Olivieri, Guiseppe Pultrone, Annie Scherer, Raquel Silva, Shota Tsikoliya.
Con el apoyo de.- Ehsan Baharlou, Benjamin Felbrich, Manfred Hammer, Axel Körner, Anja Mader, Michael Preisack, Seiichi Suzuki, Michael Tondera.
En colaboración con.- Departement of Evolutionary Biology of Invertebrates, University of Tuebingen (Prof. Dr.Oliver Betz). Departement of Palaeontology of Invertebrates, University of Tuebingen (Prof. Dr.James Nebelsick, Dr.Christoph Allgaier). Institute for Machine Tools, University of Stuttgart.
(Dr. Thomas Stehle, Rolf Bauer, Michael Reichersdörfer). Institute of Aircraft Design, University of Stuttgart (Stefan Carosella, Prof. Dr.-Ing. Peter Middendorf).
Financiación.- KUKA Roboter GmbH, GettyLab, tat aiRstructures, SGL Carbon SE, Sika Deutschland GmbH, Daimler AG, Walther Spritz- und Lackiersysteme GmbH, Lange+Ritter GmbH, Gibbons Fan Products Ltd, igus® GmbH, Peri GmbH, HERZOG Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, AFBW – Allianz Faserbasierter Werkstoffe Baden-Württemberg e.V., Reinhausen Plasma GmbH, Reka Klebetechnik GmbH, HECO-Schrauben GmbH & Co. KG, Airtech Europe S.A., Mack Gerüsttechnik GmbH, RentES, Stahlbau Wendeler GmbH + Co. KG, CARU Containers GmbH, EmmeShop Electronics, STILL GmbH, SH-Elektrotechnik, GEMCO, Zeppelin Rental GmbH & Co. KG.
