斯图加特大学推出基于甲壳虫外壳的碳纤维馆

本周，来自斯图加特大学的建筑师和工程师团队揭示了第二种结构，在这种结构中，甲虫的翅膀和腹部被碳纤维编织的机械手包裹。与周二亮相的Landesgartenschau展厅一样，ICCD/ITKE研究馆2013-14也是采用定制机器人技术系统制造的结构，用于打造一系列模块化纤维复合材料部件。

该项目由来自斯图加特大学的计算设计研究所(ICD)和结构设计研究所(ITKE)开发，他们曾在龙虾外骨骼馆的基础上合作，并对海胆的结构骨架进行建模。

ICD研究员和团队成员马歇尔普拉多解释说：“该项目为建筑中的纤维复合结构提供了一种新方法。”

“它基于模块化双层纤维复合材料结构自动机械制造工艺的发展，可以在保持较大几何自由度的同时，将所需模板减少到最小。这使得天然轻质系统的功能原理能够转移到建筑结构上，”他说。

结果是一个双穹顶的亭子，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性能和空间体验，而且非常轻便，节省了资源。”

研究人员和学生团队使用了各种高分辨率的甲虫3D模型(称为elytra)，并与图宾根大学的生物学家和古生物学家密切合作，分析复杂的内部结构。

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状和天然纤维复合材料的机械性能。”

他们说：“Elytra形态学是基于双层结构，由一个圆柱形双弯曲支撑元件——小梁连接。小梁中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的设计原则，利用玻璃和碳纤维增强聚合物实现结构，使展馆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，该纤维模块用树脂浸渍以增加强度。这两个机器人将纤维缠绕在定制的钢架上，钢架可以调整以满足所有36种必要几何形状的要求。

该团队表示：“无芯长丝卷绕不仅不需要单个模具，可以节省大量资源，而且由于没有浪费或切割碎片，因此是一种非常节省材料的制造工艺。”

这个项目是一个正在进行的计划的一部分，该计划旨在研究如何利用建筑来重建天然的轻质结构。每个展厅的研究和建设持续了18个月。

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