Il padiglione ultraleggero di fibre composite costruito con ingegneria robotica

“In biologia la maggior parte delle strutture portanti sono fatte di fibre composite,” spiega il team del dipartimento di Computational Design and Construction (ICD) dell’Università di Stoccarda, che si occupa del design del padiglione. “Queste si costituiscono da fibre, come per esempio la cellulosa, la chitina e il collagene, e da un materiale composito che le supporta e mantiene la loro posizione. La perfomance straordinaria e la risorsa insuperata dell’efficienza della struttura biologica è dovuta allo stelo di questi sistemi fibrosi. La loro organizzazione, direzionalità e densità è ben connessa e localmente variata per assicurare che il materiale sia posto esclusivamente dov’è necessario.”

Il Padiglione BUGA in fibra ha applicato nell’architettura questo principio biologico di peso che si adatta e il sistema altamente differenziato di fibre composite. Le fibre di vetro o di carbone rinforzate dalla plastica usate per la costruzione di questo edifico, sono appropriate per questo tipo di approccio perché mettono in comunicazione le loro caratteristiche fondamentali con i compositi naturali. La ICD e la ITKE hanno lavorato su questa ricerca interdisciplinare dei principi biologici e delle ultime tecnologie computazionali. Solo pochi anni fa, questo padiglione sarebbe stato impossibile da progettare e da realizzare.

Il padiglione è fatto da più di 150.000 metri di vetro e fibre di carbone. Un nuovo approccio per la additive manufacturing, sviluppata dall’università di Stoccarda, è stato implementato producendo i componenti della struttura con un coreless filament winding robotico. I filamenti fibrosi sono collocati liberamente in mezzo a due impalcature robotiche rotanti, e la componente della forma predefinita emerge soltanto dall’interazione dei filamenti, eliminando dunque la necessità di qualsiasi forma o centro. È stato prodotto un reticolo di fibre di vetro traslucido, e le fibre di carbone nero sono state posizionate solo dove sono necessarie a livello strutturale, in questo modo il risultato è che si congiunge funzionalità e forma.

Il padiglione copre un’area di circa 400 metri quadri e raggiunge un’ampiezza maggiore di 23 metri. È avvolta da una membrana ETFE completamente trasparente, meccanicamente sovraccaricata in precedenza. La struttura portante è fatta interamente di 60 fibre composite costruite su misura, ed è approssimativamente cinque vote più leggera di una comune struttura in acciaio.

La ricerca sulle fibre composite che permettono di costruire sistemi e strutture, continuerà al nuovo Cluster of Excellence “Integrative Computational Design and Construction for Architecture” presso l’Università di Stoccarda.

 


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