多角形的木材板给了斯图加特大学的这个展馆一个像海胆一样的骨架。

上图及以上：照片由罗兰·哈贝拍摄。

该展馆是为计算设计研究所(ICD)和建筑结构和结构设计研究所(ITKE)之间的生物研究合作而建造的，后者还邀请了大学生参加。

上图：罗兰·哈贝拍摄

胶合板只有6.5毫米厚是必要的，创造圆顶结构，这是固定在地面上，以防止它吹走。

上图：罗兰·哈贝拍摄

外部胶合板用手指接缝缝在一起，就像海胆壳板的微小凸出一样。

摄影是由ICD/ITKE，除另有规定外。

以下是来自研究人员的一个更技术性的描述：

ICD/ITKE研究室2011

在2011夏天，计算设计研究所和建筑结构与结构设计研究所，连同斯图加特大学的学生，在教学和研究的交汇处实现了一个临时的仿生研究亭。本课题采用基于计算机的新型设计与仿真方法，结合计算机控制的制造方法，探索海胆板块骨架形态生物原理的建筑转换。一项特别的创新是有可能通过计算过程有效地将公认的仿生原理和相关性能扩展到一系列不同的几何学，这一点可以通过以下事实得到证明：展馆的复杂形态完全可以用极薄的胶合板(6.5毫米)建造。

该项目旨在将生物结构的表现能力纳入建筑设计，并全面测试由此产生的空间和结构材料系统。重点是开发一个模块化系统，该系统允许高度的适应性和性能，因为它的板组件和机器人制造的手指关节的几何分化。在对不同生物结构的分析中，海胆亚种沙元的板块骨架形态引起了人们的关注，并给出了实现的仿生结构的基本原理。

砂元的骨骼壳是一个由多角形板块组成的模块化系统，在边缘通过指尖状方解石突起连接在一起。高承载能力是通过板及其连接系统的特殊几何布置来实现的。因此，砂元是最适合于预制构件的贝壳模型。同样，传统的手指关节通常用于木工作为连接元素，可以看作是技术上相当于砂元的方解石凸出。

形态转移

通过对沙币的分析，将其板式结构的形态融入到展馆的设计中。三个板边总是在一个点处相遇，这一原理使节点之间传递法向和剪切力，但没有弯矩，从而产生弯曲支座但仍可变形的结构。

与传统的轻量级结构只适用于加载优化形状不同，这种新的设计原则可以应用于广泛的定制几何。这种方法的高度轻量级潜力是显而易见的，因为展馆可以建造的只有6.5毫米薄薄的胶合板，尽管它的相当大的大小。因此，它甚至需要锚定在地面上，以抵抗风吸荷载。

除了这些构造和组织原则外，生物结构的其他基本特性也被应用于该项目的计算设计过程中：

异质性：细胞大小不是常数，而是适应局部曲率和不连续性。在曲率较小的区域，中央细胞高2米以上，而边缘只有半米高。

各向异性：展馆是一个定向结构。细胞根据机械应力伸展和定向。

层次结构：展馆被组织成一个两级的层次结构。在第一层，胶合板的手指关节被粘在一起形成一个细胞。在第二个层次上，一个简单的螺丝连接将单元连接在一起，使展馆的组装和拆卸成为可能。在每个层次层中，只有三个板块--分别是三个边--在一个点上完全相遇，因此确保了两个层次的可弯曲边缘。

计算设计与机器人生产

展馆复杂形态的设计、开发和实现，需要在工程模型、有限元仿真和计算机数控之间建立一个封闭的数字信息回路。找形与结构设计是紧密相连的。通过优化数据交换方案，可以将复杂几何图形反复读取到有限元程序中，对模型的临界点进行分析和修改。同时，对粘结连接和螺栓连接进行了实验测试，并将结果包括在结构计算中。

每个细胞的板和手指关节是用大学的机器人制造系统生产的。该计算模型采用自定义编程程序，为工业七轴机器人控制提供了自动生成机床代码(NC代码)的基础。这使得经济生产850多个几何上不同的部件，以及100，000多个手指关节自由排列在空间。

在机器人生产之后，胶合板被连接在一起形成细胞。预制模块的组装在斯图加特大学的城市校园进行。所有的设计、研究、制造和施工工作都是由学生和教师共同完成的。

该研究室提供了一个机会，利用自由曲面代表不同的几何特征，研究模块化仿生建筑的方法，同时开发出两个不同的空间实体：一个具有多孔内层和一个大开口的大室内空间，面向大学大楼之间的公共广场，另一个较小的间隙空间围绕在这两层之间，体现了双层壳体的构造逻辑。

计算设计研究院-教授。
AADIPL.(Hons)AchimMengesAchimMengesAchimMenges建筑结构和结构设计-教授。
Dr.-ing.
扬·克尼斯特胜任网络仿生学巴登-符腾堡

科学发展Markus Gabler(项目管理)、Riccardo La Magna(结构设计)、Steffen Reichert(详述)、Tobias Schwinn(项目管理)、Frédéric Waimer(结构设计)

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项目发起人

主要赞助者：Kuka Roboter GmbH，Ochs GmbH赞助商：KST 2 System Technk GmbH，Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg(ForstBW)，Stungen LBBW，Leitz GmbH

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项目数据

称呼Keplerstr。11-17，70174斯图加特完成日期：2011年8月

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表面：72平方米体积：200立方米材料：275平方米桦木胶合板，厚度6，5毫米

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