3月3日 斯图加特大学推出基于甲壳虫外壳的碳纤维展馆

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，其中甲虫的翅膀和腹部被碳纤维编织的机械手优雅地包裹着。就像周二揭幕的Landesgartenschau展厅一样，ICCD/ITKE研究馆2013-14是由定制机器人技术系统制成的结构，用于创建一系列模块化纤维复合材料组件。

该项目由来自学术界的ICD计算设计研究所和斯图加特大学建筑结构设计研究所共同开发。世卫组织在龙虾的外骨骼馆和模仿海胆的结构骨架方面进行了合作。

ICD的研究人员和团队成员马歇尔普拉多解释说：“这个项目为建筑中的纤维复合材料结构提供了一种新方法。”

“它是基于模块化双层纤维复合材料结构自动化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低限度。这使得自然轻质系统的功能原理可以转移到建筑结构中。

结果是一个带有网状墙和天花板的双穹顶展馆。它占地50平方米，重量只有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，节省资源。”

研究人员和学生团队使用各种甲虫(称为elytra)的高分辨率3D模型，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的形态学基于双层结构，由圆柱形双弯曲支撑元件——小梁连接。小梁中的纤维布局用连续纤维融合上下壳节。”

然后将这些结构转化为一系列的设计原理，利用玻璃和碳纤维增强聚合物来实现这种结构，使展馆具有最佳的强度重量比。

已经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。两个机器人在定制的钢架上缠绕纤维，钢架可以调整，以满足所有36种必要的几何形状的要求。

该团队表示：“无芯纤维缠绕不仅可以通过不需要单一模具来节省大量资源，而且这是一种非常节省材料的制造工艺，因为没有浪费或切割的零件。”

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物来重建自然的轻型结构。每个展馆的研究和建造花了18个月。

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