ICD/ITKE研究馆(2014-15年)展示了一种受水蜘蛛水下筑巢启发的新建筑方法的建筑潜力。通过一种新的机械制造工艺，一种最初的柔性气动模板通过从内部用碳纤维加固，逐渐得到加强。由此产生的轻质纤维复合材料外壳形成了一个具有独特建筑质量的展馆，同时也是一种高材料高效的结构。

计算设计研究所(ICD)和建筑结构与结构设计研究所(ITKE)继续在斯图加特大学开设新的ICD/ITKE研究室(2014-15年)。这些建筑原型探索了新的计算设计、模拟和制造工艺在建筑中的应用潜力。展馆是在两个研究所的研究领域和他们的合作教学的交汇处在跨学科和国际科技硕士项目的背景下发展起来的。这个原型项目是建筑、工程和自然科学研究人员和学生一年半发展的结果。

设计概念是基于对纤维增强结构的生物构造过程的研究。这些过程与建筑中的应用相关，因为它们不需要复杂的模板，并且能够适应各个建筑的不同需求。生物过程以高度材料有效和功能集成的方式形成定制的纤维增强结构。在这方面，潜水钟形水蜘蛛的网络构建过程被证明是特别感兴趣的。在此基础上，对水蜘蛛的网络构建过程进行了分析，并对其行为模式和设计规则进行了分析、抽象和移植。

水蜘蛛一生的大部分时间都是在水下度过的，它为之建造了一个强化的气泡以求生存。首先，蜘蛛建立一个水平的薄片网，在下面放置气泡。在进一步的步骤中，通过从内部铺设纤维的分层排列来依次增强气泡。其结果是一种稳定的结构，能够承受机械应力，如改变水流，为蜘蛛提供一个安全和稳定的栖息地。这一自然生产过程表明，如何利用自适应制造策略，以创造有效的纤维增强结构。

为了将这种生物形成序列转化为建筑应用程序，开发了一种将工业机器人放置在ETFE制造的空气支撑膜封套内的工艺。这种膨胀的软壳最初是由空气压力支撑的，但是，通过用碳纤维机械地加固内部，它逐渐被加筋为一种自支撑的单层结构。碳纤维只被选择性地应用于结构加固所需的地方，而气动模板则同时作为功能集成的建筑表皮使用。这导致了一个资源高效的建设过程。

在设计和施工过程开始时，采用一种集制造约束和结构模拟为一体的计算找形方法，生成壳体几何形状和主纤维束位置。为了确定和调整光纤的布局，提出了一种基于计算Agent的设计方法。类似于蜘蛛，数字代理导航表面外壳几何，为纤维放置生成一个拟议的机器人路径。Agent行为是从各种相关的设计参数中推导出来的。这一计算设计过程使设计者能够导航并同时将这些设计参数集成到各种性能光纤方向和密度中。

针对自适应计算设计策略，提出了一种柔性膜内碳纤维增强机器人原型制造工艺。气动模板刚度的变化以及纤维放置过程中变形的波动对机器人的控制提出了特殊的挑战。为了适应生产过程中的这些参数，通过嵌入式传感器系统记录当前的位置和接触力，并将其实时集成到机器人控制中。这种网络物理系统的发展使得实际生产条件与数字生成机器人控制代码之间的反馈不断。这不仅代表了这一项目的一个重要发展，而且更普遍地为适应性机器人建造过程提供了新的机会。

制造工艺的原型特性要求开发一种定制的机器人工具，它允许基于集成传感器数据放置碳纤维。该工具的技术开发成为架构设计过程中不可或缺的一部分。这一进程也对材料系统提出了特殊挑战。ETFE是一种适用于气动模板和整体建筑围护结构的材料，它是一种耐用的表面材料，其力学性能在纤维浇筑过程中最大限度地减小了塑性变形。利用ETFE薄膜作为气动模板和建筑围护结构，实现了功能的高度集成。这节省了传统模板技术的材料消耗以及额外的立面安装。一种复合胶粘剂在ETFE薄膜与碳纤维之间提供了合适的粘结剂。在生产过程中，将9个预浸渍碳纤维粗纱平行放置.在5公里的机器人路径上，平均速度为0.6m min，铺设了45 km的碳粗纱。这种添加剂工艺不仅允许以应力为导向的纤维复合材料的放置，而且它还尽量减少与典型的减法施工工艺相关的建筑废物。ICD/ITKE研究馆(2014-15年)占地面积约40平方米，内部体积约130米，跨度7.5m，高度4.1m。建筑总重量仅为260公斤，相当于6.5kg/平方米的重量。

ICD/ITKE研究展馆(2014-15)是先进计算设计、模拟和制造技术的演示者，展示了跨学科研究和教学的创新潜力。原型建筑将纤维复合材料作为一种建筑质量的各向异性特征表达出来，并以一种新颖的纹理和结构来反映其内在过程。其结果不仅是一个特别材料有效的建筑，而且是一个创新和富有表现力的建筑演示者。

ICD计算设计研究所-Achim Menges教授

ITKE建筑结构与结构设计研究所-Jan Knippers教授

Moritz D rstelmann，Valentin Koslowski，Marshall Prado，Gundula Schieber，Lauren Vasey

系统开发、制造

WS13/14, SoSe14, WS14/15: Hassan Abbasi, Yassmin Al-Khasawneh, Yuliya Baranovskaya, Marta Besalu, Giulio Brugnaro, Elena Chiridnik, Tobias Grun, Mark Hageman, Matthias Helmreich, Julian Höll, Jessica Jorge, Yohei Kanzaki, Shim Karmin, Georgi Kazlachev, Vangel Kukov, David Leon, Kantaro Makanae, Amanda Moore, Paul Poinet, Emily Scoones, Djordje Stanojevic, Andrei Stoiculescu, Kenryo Takahashi and Maria Yablonina

WS14/15：丽贝卡·贾洛舍夫斯基、Yavar Khonsari、Ondrej Kyjanek、Alberto Lago、宽亭赖、Luigi Olivieri、Guiseppe Pultrone、Anne Scherer、Raquel Silva、Shota Tsikoliya

在以下人员的支持下：Ehsan Baharlou、Benjamin Felbrich、Manfred Hammer、Axel K rner、Anja Mader、Michael Preisack、Seiichi Suzuki、Michael Tondera

图宾根大学无脊椎动物进化生物学系

教授
OliverBetz博士

图宾根大学无脊椎动物古生物学系

詹姆斯·内伯勒克博士，Christoph Allgaier博士

斯图加特大学机床研究所

Thomas Stehle博士、Rolf Bauer、Michael Reichersd rfer博士

斯图加特大学飞机设计学院

斯特凡·卡洛塞拉教授。彼得·米登多夫

Kuka Roboter GmbH，GettyLab，Tat aiRstructions，SGL Carbon SE，Sika Deutschland GmbH，Daimler AG，Walther Spritz-und Lackiersysteme GmbH，Lange Ritter GmbH，Gibbons fan Products Ltd，igus GmbH，Peri GmbH，Herzog Masenchinrik GmbH

Firm Institute for Computational Design (ICD) University of Stuttgart

Type Cultural › Pavilion

STATUS Built

YEAR 2015

SIZE 0 sqft - 1000 sqft

BUDGET Undisclosed

keywordsarchitecture, architecture news, interiors, interior design, portfolio, spec, brands, marketplace, products  ICD/ITKE Research Pavilion 2014-15

关键词建筑、建筑新闻、室内设计、组合、规格、品牌、市场、产品ICD/ITKE研究室2014-15