LivMatS仿生亚麻纤维圆顶向公众开放 可持续建筑里程碑

已完工并向公众开放的livMatS圆顶，位于德国弗赖堡大学植物园，据称提供可行资源高效替代传统建筑方法，是建筑可持续性重要一步。项目团队声称这是首个承重结构完全由机器人缠绕亚麻纤维构成的建筑，亚麻纤维为中欧天然可再生、可降解、区域可得材料。

天然材料与数字技术新组合 机器人缠绕无废料

这一生物启发圆顶源于斯图加特大学“架构整合计算设计与建造卓越集群”（IntCDC）ITECH硕士项目建筑师工程师跨学科团队，与弗赖堡大学“生命、适应与能量自主材料系统卓越集群”（livMatS）生物学家成功合作。团队称，生物启发圆顶展示如何通过同时考虑几何、材料、结构、生产、环境、美学需求的新型协同设计流程，结合应用于天然材料的先进机器人制造技术，生成兼具生态性与表现力的建筑。结构亚麻构件独特精致表面外观唤起民间格栅与生物系统共鸣。

未来五年作户外讲堂 科研教学基地

未来五年，livMatS圆顶将作为弗赖堡大学户外讲堂，特别是利用植物园“在自然中向自然学习”概念为研究教学基地的群体。科学家也将通过导览或工作坊向公众展示工作成果。

亚麻纤维力学性能媲美玻纤 具体能耗极低

天然纤维材料，仿生学

过去两年，斯图加特大学计算设计与建造研究所（ICD）与建筑结构与结构设计研究所（ITKE）建筑师工程师团队研究天然纤维作建筑材料潜力，认为其为合成纤维有前景可持续替代。通过livMatS圆顶发现，除降低建筑环境足迹、提供建筑业可再生材料外，亚麻纤维力学性能可比玻纤纱，提供相似单位重量刚度，但具体能耗低得多。

仿生巨柱仙人掌与仙人掌网状木质结构

结构延续长期研究合作，探索如何将生物学原理——如承重系统——从自然转移至建筑。livMatS圆顶灵感源自巨柱仙人掌（Carnegia gigantea）与仙人掌（Opuntia sp.），二者以木质结构著称。巨柱仙人掌有圆柱木质核心中空内部因而极轻，由网状木质结构组成，赋予骨架额外稳定性，系个体木质要素相互生长形成。扁平侧枝组织亦与网状木纤维束交织，分层互联。结果仙人掌组织具极高承载力。科学家通过抽象这些网络结构，将交联纤维结构力学性能转移至圆顶轻量结构构件。

无芯缠绕增材制造 模块化缠绕框架零废料

整合设计与制造

项目延续10+年纤维建筑研究。既往聚焦合成纤维复合材料建筑应用（玻纤、碳纤维）结合先进计算设计仿真制造方法。livMatS圆顶将研究延伸至天然亚麻纤维大规模应用的更可持续建筑方法。

承重建筑构件经项目团队开发的无芯缠绕工艺生产。这一增材制造（AM）法中，机器人精准在缠绕框架放置纤维束。据称允许纤维取向、排列、密度针对性校准与建筑表达，精准匹配构件结构需求，如其生物灵感。预定义构件形状仅通过缠绕框架内纤维相互作用涌现，无需额外模具或芯材。此外，该制造法不产生任何废料或边角料。同一模块化缠绕框架可用于所有几何变化构件。这相较传统建材实现极佳材料效率，并带来高承载力。

异质材料属性适配计算设计与机器人制造

天然纤维及其生物变异性给研究者带来新挑战，特别是计算设计与机器人制造工作流、机器控制。这些协同设计工作流最初为合成均质材料开发，现需适配亚麻纤维材料属性。整合计算设计模型调整使异质材料属性告知单个构件及整体结构设计规划。天然纤维特定力学性质亦要求重构机器人制造工艺。

livMatS圆顶覆盖防水聚碳酸酯蒙皮，不仅提供防风雨庇护，亦保护纤维免受直接紫外辐射、雨雪湿气侵蚀。

15根亚麻构件总重1.5吨 覆盖46平米 符合德建规

可持续建筑整合示范器

livMatS圆顶承重结构由15根亚麻纤维构件组成，完全由连续纺丝天然纤维机器人预制，及结构顶部纤维帽石。构件总长4.50-5.50米，平均重仅105公斤。整个纤维结构约1.5吨，覆盖46平方米。最终设计符合德国建筑规范及相关结构许可要求，满足含风雪载荷的载荷组合集。

计算流程、机器人制造及新材料体系研发成果由斯图加特大学ITECH学生与ICD/ITKE研究者跨学科团队开发，经天然纤维构件首批原型制造验证。生产数据随后生成传递给项目工业合作伙伴FibR GmbH（德国斯图加特）生产15个结构构件。

项目延续ICD/ITKE斯图加特大学研究者学生跨学科团队设计实现的一系列成功实验性高创新建筑示范器。进一步强化弗赖堡大学livMatS卓越集群与斯图加特大学IntCDC卓越集群已成功合作。IntCDC旨在通过数字技术重思考设计建造，应对建筑环境面临的生态、经济、社会文化挑战。livMatS愿景结合自然与技术开发前沿环境能源技术。圆顶本身提供接触点，凸显生物与技术材料异同，展示生物启发在建筑及其他技术领域的可能性。