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斯图加特大学推出基于甲壳虫壳的碳纤维馆

斯图加特大学的建筑师和工程师团队在本周揭示了第二个结构,该结构由碳纤维编织的机械手亭亭亭玉立地包裹着甲虫的翅膀和腹部 。就像周二揭幕的 Landesgartenschau 展览馆一样,ICCD / ITKE研究馆2013-14是使用定制的机器人技术系统制造的结构,该系统用于创建一系列模块化的纤维复合材料组件。

该项目由来自学术界开发 斯图加特大学的 计算研究所设计 (ICD)和 建筑结构研究所结构设计 (ITKE),谁曾合作基础上龙虾的外骨骼凉亭和仿照海胆的结构骨架。

ICD研究人员和团队成员Marshall Prado解释说:“该项目为建筑中的纤维复合结构提供了一种新颖的方法。”

“它基于模块化双层纤维复合结构的自动机械制造工艺的开发,该工艺可将所需模板减少到最低限度,同时保持较大的几何自由度。这使自然轻质系统的功能原理可以转移到建筑结构,”他说。

结果是一个双圆顶的亭子,上面有网状的墙壁和天花板。它占地50平方米,仅重593公斤。

普拉多说:“它不仅提供了独特的建筑表现和空间体验,而且还非常轻巧和节省资源。”

研究人员和学生团队使用各种甲壳虫的高分辨率3D模型(称为elytra),与图宾根大学的生物学家和古生物学家密切合作,对复杂的内部结构进行了分析。

他们解释说:“这些轻质结构的性能取决于双层系统的几何形态和天然纤维复合材料的机械性能。”

他们说:“ Elytra形态基于双层结构,该结构通过圆柱状双弯曲支撑元件-小梁连接。小梁内的纤维布局将上下壳段与连续纤维融合在一起。”

然后将这些结构转化为一系列设计原理,使用玻璃和碳纤维增强聚合物实现了这种结构,从而使凉亭具有最佳的强度重量比。

开发了一种自动缠绕方法来制造每个纤维模块,这些纤维模块用树脂浸渍以增加强度。两个机器人将纤维缠绕在定制的钢框架上,可以进行调整以适合所有36种必要几何形状的要求。

该团队说:“无芯长丝缠绕不仅可以通过不需要单个模具来节省大量资源,而且其本身是一种非常节省材料的制造工艺,因为没有浪费或切掉的碎片。”

该项目是正在进行的计划的一部分,该计划研究如何使用建筑来重建自然的轻质结构。每个展馆的研究和建设历时18个月。

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