Ce prototype fait partie d’une série de pavillons construits par l’Institute for Computational Design (ICD) en partenariat avec l’Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) à l’université de Stuttgart. Concernant ce pavillon dont la conception et la réalisation dura un an et demi (en 2013 et 2014), les étudiants et leurs professeurs se sont, une fois de plus, inspirés de la nature pour réaliser une architecture biomorphique.
La conception et la modélisation
Pour ce pavillon, l’inspiration vient des coléoptères, ou plutôt de la coque de protection de leur ailes et abdomen appelé élytre.
En regardant de plus près l’élytre, les biologistes, qui faisaient également partie de l’équipe multi disciplinaire, ont pu relever ses performances structurelles notamment dû à l’ossature en double couche, reliée par des éléments à double courbure. C’est ce système modulaire que l’équipe multi disciplinaire a voulu réinterpréter.
Dans un premier temps, le système modulaire à double couche a été généré et modéliser par des outils informatiques. Grâce au développement d’outils de conception et de simulation de calcul, les caractéristiques de la fabrication robotisée et les principes biométriques ont pu être simultanément intégrés au processus de création.
La matérialisation du projet
le projet est composé de 36 éléments uniques basés sur la structure de l’élytre. Il a été réalisé grâce à deux robots industriels (à six axes) qui maintiennent respectivement un cadre acier. Une bobine distribue les fibres de verre et de carbone reliant ainsi un cadre à l’autre. Dans un premier temps, les fibres sont tendues entre les deux cadres. Puis elles sont enroulées ce qui entraine une formation réciproque. C’est cette interaction qui qui génère les surfaces à doubles courbures. Au total, ce sont six couches de verre et de carbone qui sont déposées sur chaque éléments. La première couche définit la géométrie du module et sert de base pour les couches de fibres suivantes, qui elles agissent comme des renforts. La bobine distribuant les fibres reste fixe tandis que ce sont les robots qui déplacent les cadres : le robot maitre reçoit les données de déplacement tandis que le robot esclave suit.
Le verre et le carbone renforcé ont été choisis comme matériaux pour ce pavillon en raison de leur qualité de haute performance (haute résistance par rapport à leur poids) ainsi que pour malléabilité en tant que fibre. En effet, cela a permis de réaliser des géométries complexes sans perte de matériau.
Pour finir, les doubles cadres ont ensuite été assemblés par les étudiants.
L’avantage de ce prototype reste sa légèreté : bien que son emprise au sol soit de 50m2 pour un volume de 122m3, le pavillon ne pèse que 593 kg.
ICD Institute for Computational Design – Prof. Achim Menges
ITKE Institute of Building Structures and Structural Design – Prof. Jan Knippers
Scientific Development
Moritz Dörstelmann, Vassilios Kirtzakis, Stefana Parascho, Marshall Prado, Tobias Schwinn
Concept Development
Leyla Yunis, Ondrej Kyjánek
System Development, Fabrication & Construction
Desislava Angelova, Hans-Christian Bäcker, Maximilian Fichter, Eugen Grass, Michael Herrick, Nam Hoang, Alejandro Jaramillo, Norbert Jundt, Taichi Kuma, Ondrej Kyjánek, Sophia Leistner, Luca Menghini, Claire Milnes, Martin Nautrup, Gergana Rusenova, Petar Trassiev , Sascha Vallon, Shiyu Wie and Leyla Yunis
Hassan Abbasi, Yassmin Al-Khasawneh, Yuliya Baranovskaya, Marta Besalu, Giulio Brugnaro, Elena Chiridnik, Eva Espuny, Matthias Helmreich, Julian Höll, Shim Karmin, Georgi Kazlachev, Sebastian Kröner, Vangel Kukov, David Leon, Amanda Moore,Paul Poinet, Emily Scoones, Djordje Stanojevic, Andrei Stoiculescu, Kenryo Takahashi, Maria Yablonina and support of Michael Preisack and Michael Tondera
In collaboration with
Institute of Evolution and Ecology, Evolutionary Biology of Invertebrates, University of Tübingen – Prof. Oliver Betz
Department of Geosciences, Palaeontology of Invertebrates, University of Tübingen – Prof. James Nebelsick
Module Bionics of Animal Constructions, University of Tübingen: Gerald Buck, Michael Münster, Valentin Grau, Anne Buhl, Markus Maisch, Matthias Loose, Irene Viola Baumann, Carina Meiser
ANKA / Institute for Photon Science and Synchrotron Radiation
Karlsruhe Institute of Technology (KIT) – Dr. Thomas van de Kamp, Tomy dos Santos Rolo, Prof. Dr. Tilo BaumbachInstitute for Machine Tools, Universität Stuttgart – Dr.-Ing. Thomas Stehle, Rolf Bauer, Michael Reichersdörfer
Institute of Textile Technology and Process Engineering ITV Denkendorf – Dr. Markus Milwich
Funding
Competence Network Biomimetics
KUKA Roboter GmbH
SGL Group
Sika
AFBW – Allianz Faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg
sources :
http://icd.uni-stuttgart.de/?p=11187