home Teknologi Manufaktur Peralatan Manufaktur
Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> serat

LivMatS biomimetic flax fiber Pavilion dibuka untuk umum

Selesai dan terbuka untuk umum, live MatS Pavilion, struktur biomimetik yang terletak di Kebun Raya Universitas Freiburg (Jerman), dikatakan menawarkan alternatif hemat sumber daya yang layak untuk metode konstruksi konvensional dan oleh karena itu merupakan langkah penting menuju keberlanjutan dalam arsitektur. Selanjutnya, ini merupakan apa yang diklaim oleh tim proyeknya sebagai bangunan pertama dengan struktur penahan beban yang seluruhnya terbuat dari serat rami yang dililit secara robotik, bahan yang dapat diperbarui secara alami, dapat terurai secara hayati, dan tersedia secara regional di Eropa Tengah.

Diaktifkan oleh kombinasi baru dari bahan-bahan alami dan teknologi digital canggih, paviliun ini berasal dari kolaborasi yang sukses dari tim arsitek dan insinyur interdisipliner dari program master ITECH di Cluster of Excellence “Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC)” di University of Stuttgart (Jerman) dan ahli biologi dari Cluster of Excellence “Living, Adaptive and Energy-autonomous Material Systems (hidup MatS)” di Universitas Freiburg (Jerman).

Menurut tim, paviliun yang diilhami bio menunjukkan bagaimana proses desain bersama baru yang secara bersamaan memperhitungkan persyaratan geometris, material, struktural, produksi, lingkungan dan estetika, bersama dengan teknik fabrikasi robot canggih yang diterapkan pada bahan alami, mampu menghasilkan arsitektur yang, pada saat yang sama, ekologis dan ekspresif. Tampilan permukaan yang khas dan rumit dari elemen rami struktural menggugah contoh vernakular dari kisi dan sistem biologis.

Selama lima tahun ke depan, hidup MatS Pavilion akan berfungsi sebagai ruang kuliah outdoor di University of Freiburg, terutama bagi mereka yang berada di University of Freiburg, yang menggunakan Botanic Garden dengan konsep “belajar dari alam di alam” sebagai tempat penelitian dan pengajaran. Para ilmuwan juga akan mempresentasikan karya mereka di sana kepada publik dalam tur atau lokakarya berpemandu.

Bahan serat alami, biomimetik

Selama dua tahun terakhir, tim arsitek dan insinyur di Institute for Computational Design and Construction (ICD) dan Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE), University of Stuttgart, telah menyelidiki potensi penggunaan serat alami sebagai bahan bangunan, percaya bahwa mereka menghadirkan alternatif yang menjanjikan dan berkelanjutan untuk serat yang diproduksi secara sintetis. Mereka telah menemukan dengan live Paviliun MatS itu, selain menawarkan potensi untuk mengurangi jejak lingkungan bangunan dan menyediakan bahan terbarukan untuk industri konstruksi, serat rami sebanding dalam sifat mekaniknya dengan roving serat kaca, memberikan kekakuan yang serupa per berat, tetapi dengan energi yang terkandung jauh lebih rendah.

Lebih lanjut, struktur tersebut melanjutkan kolaborasi penelitian lama untuk menentukan bagaimana prinsip-prinsip biologi — seperti sistem penahan beban — dapat ditransfer dari alam ke dalam arsitektur. langsung Paviliun MatS terinspirasi oleh kaktus saguaro (Carnegia gigantea ) dan kaktus pir berduri (Opuntia sp.), yang dicirikan oleh struktur kayunya. Kaktus saguaro memiliki inti kayu silindris yang berlubang di dalamnya dan karenanya sangat ringan. Ini terdiri dari struktur kayu seperti jaring, yang memberikan stabilitas tambahan pada kerangka dan terbentuk sebagai hasil dari pertumbuhan elemen kayu individualnya. Jaringan pucuk samping yang pipih dari kaktus pir berduri juga dijalin dengan berkas serat kayu seperti jaring, yang tersusun berlapis-lapis dan saling berhubungan. Akibatnya, jaringan kaktus pir berduri dicirikan oleh daya dukung beban yang sangat tinggi. Dengan mengabstraksi struktur jaringan ini, para ilmuwan dapat mentransfer sifat mekanik dari struktur serat yang saling terkait ke elemen struktural ringan dari paviliun.

Desain dan fabrikasi integratif

Proyek ini berkembang lebih dari 10 tahun penelitian dalam konstruksi serat. Penelitian sebelumnya berfokus pada penggunaan komposit serat yang diproduksi secara sintetis dalam konstruksi, seperti serat kaca dan karbon, dalam kombinasi dengan desain komputasi, simulasi, dan metode fabrikasi yang canggih. langsung Paviliun MatS memperluas penelitian ini menuju metode konstruksi yang lebih berkelanjutan dengan serat rami alami dan menyelidiki penggunaan serat alami ini dalam aplikasi skala besar.

Elemen bangunan yang menahan beban diproduksi dengan proses penggulungan filamen tanpa inti yang dikembangkan oleh tim proyek. Dalam pendekatan manufaktur aditif (AM) ini, robot secara tepat menempatkan bundel serat pada rangka yang berliku. Hal ini dilaporkan memungkinkan kalibrasi yang ditargetkan dan artikulasi arsitektur dari orientasi, keselarasan dan kepadatan serat agar sesuai dengan persyaratan struktural dalam komponen, seperti dalam inspirasi biologisnya. Menurut peneliti, bentuk komponen yang telah ditentukan sebelumnya hanya muncul melalui interaksi serat dalam rangka belitan, menghilangkan kebutuhan akan cetakan atau inti tambahan. Selain itu, metode fabrikasi ini tidak menghasilkan limbah atau potongan. Selain itu, rangka belitan modular yang sama dapat digunakan untuk semua elemen yang bervariasi secara geometris. Hal ini menghasilkan efisiensi bahan yang sangat baik bila diukur terhadap bahan bangunan konvensional dan menghasilkan kapasitas dukung beban yang tinggi.

Serat alami dan variabilitas biologisnya juga telah memberi para peneliti tantangan baru, terutama yang berkaitan dengan desain komputasi dan alur kerja fabrikasi robot, serta kontrol mesin. Alur kerja desain bersama ini pada awalnya dikembangkan untuk bahan sintetis dan dengan demikian homogen dan sekarang harus disesuaikan dengan sifat bahan serat rami. Penyesuaian model desain komputasi integratif ini memungkinkan sifat material yang heterogen untuk menginformasikan desain dan perencanaan masing-masing komponen serta struktur keseluruhan. Sifat mekanis spesifik dari serat alami juga memerlukan konfigurasi ulang proses fabrikasi robot.

langsung Paviliun MatS ditutupi dengan kulit polikarbonat tahan air, yang tidak hanya menyediakan perlindungan cuaca tetapi juga melindungi serat dari radiasi UV langsung, dan kelembaban dari hujan atau salju.

Demonstran terintegrasi untuk konstruksi berkelanjutan

Struktur penahan beban live Paviliun MatS terdiri dari 15 komponen serat rami, dibuat secara robotik secara eksklusif dari serat alami pintal kontinu, serta elemen batu penjuru berserat di atas struktur. Unsur-unsur bervariasi dalam panjang keseluruhan 4,50-5,50 meter dan berat rata-rata hanya 105 kilogram. Seluruh struktur serat memiliki berat sekitar 1,5 ton dengan luas 46 meter persegi. Desain akhir sesuai dengan kode bangunan Jerman dan persyaratan izin struktural terkait dan serangkaian kombinasi beban termasuk beban angin dan salju.

Perkembangan penelitian yang berkaitan dengan proses komputasi, fabrikasi robot serta sistem material baru dikembangkan oleh tim interdisipliner mahasiswa ITECH dan peneliti ICD/ITKE di University of Stuttgart dan divalidasi oleh fabrikasi seri prototipe pertama dari komponen serat alam. Data produksi kemudian dibuat dan diteruskan ke mitra industri proyek FibR GmbH (Stuttgart, Jerman) untuk produksi 15 komponen struktural.

Proyek ini melanjutkan serangkaian demonstrasi bangunan eksperimental dan sangat inovatif yang sukses yang dirancang dan direalisasikan oleh tim peneliti dan mahasiswa interdisipliner di ICD/ITKE University of Stuttgart. Ini juga semakin memperkuat kolaborasi yang sudah sukses antara Cluster of Excellence liv MatS di University of Freiburg dan Cluster of Excellence IntCDC di University of Stuttgart. IntCDC bertujuan untuk memikirkan kembali desain dan konstruksi melalui teknologi digital untuk mengatasi tantangan ekologi, ekonomi, dan sosial budaya yang dihadapi lingkungan binaan. Visi hidup MatS adalah untuk menggabungkan alam dan teknologi untuk mengembangkan teknologi lingkungan dan energi mutakhir. Pada dasarnya, paviliun menawarkan titik kontak untuk menyoroti persamaan dan perbedaan antara bahan biologis dan teknis dan untuk menunjukkan kemungkinan yang ditawarkan bioinspiration, misalnya dalam arsitektur tetapi juga di bidang teknologi lainnya.

Pengembangan ilmiah:

Pengembangan konsep, pengembangan sistem, pembuatan prototipe:

Pengembangan fasad:


serat

  • Logam
  • Pembuluh darah
  • serat
  • bahan komposit
  • bahan nano
  • Bahan Polimer
  • Biologis
  • Pewarna
  • rempah-rempah
    1. Bagaimana Industri Medis Memanfaatkan Serat Karbon
    2. Kelebihan Serat Karbon dalam Industri Dirgantara
    3. Fiberglass vs Carbon Fiber:Apa Perbedaannya?
    4. 4 Penggunaan Kain Serat Karbon yang Menakjubkan dalam Industri Medis
    5. Bahan Serat Karbon di Industri Dirgantara:Yang Perlu Diketahui
    6. 5 Penggunaan Serat Karbon Teratas dalam Olahraga
    7. Biaya Serat Karbon:Mengapa Kualitasnya Layak
    8. Pengerasan Autoclave vs. Keluar dari Autoclave:Apa Perbedaannya?
    9. Inovasi Serat Karbon di Industri Medis
    10. Memperkenalkan Ponsel Cerdas Serat Karbon Pertama di Dunia