LivMatS 仿生亚麻纤维馆向公众开放
完成并向公众开放，live MatS Pavilion 是一种位于弗莱堡大学（德国）植物园的仿生结构，据说它为传统建筑方法提供了一种可行的、资源高效的替代方案，因此代表了建筑可持续性的重要一步。此外，它构成了其项目团队声称的第一座具有承重结构的建筑，该建筑完全由机器人缠绕的亚麻纤维制成，亚麻纤维是中欧一种天然可再生、可生物降解且区域可用的材料。
通过天然材料和先进数字技术的新颖组合，该展馆源于卓越集群“建筑综合计算设计与施工（IntCDC）”中ITECH硕士项目的建筑师和工程师的跨学科团队的成功合作斯图加特大学（德国）和“生活、适应性和能源自主材料系统”卓越集群的生物学家 (liv MatS)”在弗莱堡大学（德国）。
据该团队介绍，受生物启发的展馆展示了同时满足几何、材料、结构、生产、环境和美学要求的新颖协同设计过程，以及应用于天然材料的先进机器人制造技术，能够产生同时具有生态和表现力的建筑。结构亚麻元素独特而复杂的表面外观令人联想到格子和生物系统的本土例子。
在接下来的五年里，生活 MatS Pavilion 将作为弗莱堡大学的室外讲堂，特别是弗莱堡大学的那些以“在自然中学习自然”为概念的植物园作为研究和教学场所。科学家们还将在导游或研讨会上向公众展示他们的工作。
天然纤维材料，仿生
在过去两年中，斯图加特大学计算设计与施工研究所 (ICD) 和建筑结构与结构设计研究所 (ITKE) 的建筑师和工程师团队研究了使用天然纤维作为建筑材料的潜力。建筑材料，相信它们是合成纤维的有前途和可持续的替代品。他们发现了 live MatS 展馆表明，除了提供减少建筑物环境足迹的潜力并为建筑行业提供可再生材料外，亚麻纤维的机械性能与玻璃纤维粗纱相当，单位重量刚度相似，但具有低得多的体现能量。
此外，该结构延续了长期的研究合作，以确定生物学的原理——例如承重系统——如何从自然转移到建筑中。 生活 MatS 展馆的灵感来自仙人掌 (Carnegia gigantea ) 和仙人掌 (Opuntia sp.)，其特点是它们的木结构。仙人掌有一个圆柱形的木芯，里面是空的，因此特别轻。它由网状木结构组成，为骨架提供了额外的稳定性，并且是由于其各个木元素的相互生长而形成的。仙人掌压扁的侧枝组织上还交织着网状的木纤维束，层层排列，相互连通。因此，仙人掌的组织具有特别高的承载能力。通过抽象这些网络结构，科学家们能够将交联纤维结构的力学性能转移到亭子的轻质结构元件上。
一体化设计和制造
该项目扩展了 10 多年的纤维结构研究。先前的研究侧重于在建筑中使用合成纤维复合材料，如玻璃和碳纤维，并结合先进的计算设计、模拟和制造方法。 生活 MatS 馆将这项研究扩展到更可持续的天然亚麻纤维建造方法，并研究这些天然纤维在大规模应用中的使用。
承重建筑构件采用项目团队开发的无芯长丝缠绕工艺生产。在这种增材制造 (AM) 方法中，机器人将纤维束精确地放置在缠绕框架上。据报道，这允许对纤维的方向、排列和密度进行有针对性的校准和结构连接，以完全符合组件的结构要求，如其生物学灵感。据研究人员称，预定义的部件形状仅通过缠绕框架内纤维的相互作用出现，无需额外的模具或芯。此外，这种制造方法不会产生任何废料或边角料。此外，相同的模块化缠绕框架可用于所有几何变化的元件。与传统建筑材料相比，这导致了出色的材料效率，并产生了高承载能力。
天然纤维及其生物变异性也给研究人员带来了新的挑战，特别是在计算设计和机器人制造工作流程以及机器控制方面。这些协同设计工作流程最初是为合成材料开发的，因此是均质材料，现在需要适应亚麻纤维的材料特性。集成计算设计模型的这种调整使异质材料特性能够为单个组件的设计和规划以及整体结构提供信息。天然纤维的特殊机械性能也需要机器人制造过程的重新配置。
生活 MatS 亭子上覆盖着防水的聚碳酸酯表皮，不仅可以提供天气庇护，还可以保护纤维免受直接紫外线辐射，并防止雨雪潮湿。
可持续建设综合示范
liv的承重结构 MatS 展馆由 15 种亚麻纤维部件组成，完全由连续纺制的天然纤维自动预制，以及结构顶部的纤维顶石元件。这些元素的总长度从 4.50 米到 5.50 米不等，平均重量仅为 105 公斤。整个纤维结构重约1.5吨，占地46平方米。最终设计符合德国建筑规范和相关结构许可要求以及包括风荷载和雪荷载在内的一组荷载组合。
与计算过程、机器人制造以及新材料系统相关的研究进展由斯图加特大学的 ITECH 学生和 ICD/ITKE 研究人员组成的跨学科团队开发，并通过第一批原型的制造得到验证天然纤维成分。然后生成生产数据并将其传递给该项目的工业合作伙伴 FibR GmbH（德国斯图加特），用于生产 15 个结构部件。
该项目延续了由 ICD/ITKE 斯图加特大学的跨学科研究人员和学生团队设计和实现的一系列成功的实验性和高度创新的建筑示范。它还进一步加强了卓越集群之间已经成功的合作live 弗莱堡大学的 MatS 和斯图加特大学的卓越集群 IntCDC。 IntCDC 旨在通过数字技术重新思考设计和施工，以应对建筑环境面临的生态、经济和社会文化挑战。 生活的愿景 MatS旨在结合自然与科技，开发尖端的环境与能源技术。就其本质而言，展馆提供了接触点，以突出生物和技术材料之间的异同，并展示生物灵感所提供的可能性，例如在建筑和其他技术领域。
科学发展：
- Marta Gil Pérez、Serban Bodea、Niccolò Dambrosio、Bas Rongen、Christoph Zechmeister
- 项目管理：Katja Rinderspacher、Marta Gil Pérez、Monika Göbel
概念开发、系统开发、原型设计：
- 2018-2020：Talal Ammouri、Vanessa Costalonga Martins、Sacha Joseph Cutajar、Edith Anahi Gonzalez San Martin、Yanan Guo、James Hayward、Silvana Herrera、Jeongwoo Jang、Nicolas Kubail Kalousdian、Simon Jacob Lut、Eda Özdemir、Gabriel Rihacze Anke Kristina Schramm、Lasath Ryan Siriwardena、Vaia Tsiokou、Christo van der Hoven、姚舒传
- 2018-2019 年：Karen Andrea Antorveza Paez、Okan Basnak、Guillaume Caussarieu、Zhetao Dong、Kurt Drachenberg、Roxana Firorella Guillen Hurtado、Ridvan Kahraman、Dilara Karademir、Laura Kiesewetter、Grzegorz、France Łanoick、Qiancoi纳西姆·塞哈特、蒂姆·斯塔克、子杰、杰克·谭、伊琳娜·沃尼格
立面开发：
- 蒂姆·斯塔克
- 得到以下支持：Okan Basnak、Yanan Guo、Axel Körner
- 学生协助：Matthew Johnson、Daniel Locatelli、Francesca Maisto、Mahdieh Hadian Rasanani、Lorin Samija、Anand Shah、Lena Strobel、Max Zorn
纤维