في معرض الحديقة الفيدرالية (Bundesgartenschau - BUGA) ، الذي يقام الآن في هايلبرون ، ألمانيا (يقام هذا البينالي الواسع النطاق لهندسة المناظر الطبيعية في مدن مختلفة من البلاد منذ عام 1993) ، من بين المعارض الأخرى ، أجنحة "البيولوجية الأصل ". أحدهما مصنوع من الخشب والآخر مصنوع من الألياف المركبة. تم تصميم وبناء الهياكل خفيفة الوزن التي يمكنها تحمل الأحمال الثقيلة من قبل أقسام جامعة شتوتغارت - معهد التصميم الحسابي (ICD) ومعهد تشييد المباني والتصميم الإنشائي (ITKE). باستخدام مثال هذين الهيكلين ، أظهر العلماء تأثير التقنيات الرقمية على بناء وهندسة المستقبل.
الجناح الخشبي عبارة عن مظلة طولها 7 أمتار ، مطوية وفقًا لمبدأ اللغز ثلاثي الأبعاد. تم استلهام التصميم من قوقعة قنفذ البحر ، التي تمت دراسة مورفولوجيتها من قبل فريق متعدد التخصصات على مدى السنوات العشر الماضية.
-
Image 
تكبير 1/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 2/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 3/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
يتم تجميع الغلاف من 376 قطعة متعددة الأضلاع مصنوعة من LVL. كل جزء من هذا النوع هو نوع من "الصندوق" المجوف بفتحة كبيرة في الجدار السفلي. تتيح الفتحة الوصول إلى الوصلات المخفية داخل "الصندوق" أثناء التجميع.
-
تكبير 1/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 2/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 3/3 جناح خشبي BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
يتم تثبيت المكونات معًا بمفصل إصبع ، مثل الصفائح التي تشكل غلاف قنفذ البحر. يتم توفير العزل المائي بواسطة طبقة من المطاط EPDM. تبلغ قدرة تحمل مثل هذا الهيكل 36.8 كجم / م2.
جميع مراحل الإنتاج - من تجميع الهيكل إلى مراقبة الجودة - مؤتمتة بالكامل ويتم التحكم فيها بواسطة مليوني سطر من رمز الكمبيوتر. تم إنشاء منصة روبوتية خصيصًا للمشروع ، والتي أنتجت أجزاء لأجسام متعددة السطوح وجمعتهم معًا.
استغرق طحن قطعة واحدة 20-40 دقيقة وتجميع حوالي ثمانية. أقيم الجناح بأكمله في 10 أيام عمل. تم تصميم جميع عناصر المظلة لإعادة الاستخدام ، مما يعني أنه يمكن التقاط الجناح من BUGA و "نشره" في أي مكان آخر.
توفر الخيمة الخشبية صوتيات جيدة ويمكن إقامة الحفلات الموسيقية والمناسبات العامة الأخرى هنا. يبدو الجو بشكل خاص في الليل ، عندما تضيء آلاف مصابيح LED في الفتحات المتوفرة.
-
Image 
تكبير 1/3 جناح خشبي BUGA © Roland Halbe
-
تكبير 2/3 جناح خشبي BUGA © Roland Halbe
-
تكبير 3/3 جناح خشبي BUGA © Roland Halbe
يتكون الجناح الثاني من ICD و ITKE ، الذي يزين معرض Heilbronn ، من مركبات الألياف الاصطناعية. يوضح العلماء أن معظم الهياكل الداعمة في المملكة الحيوانية تتكون أيضًا من مركبات الألياف: السليلوز ، والكيتين ، والكولاجين. سمة من سمات هذه "الهياكل" هي "معايرتها" الدقيقة: في الكائنات الحية ، يتم "حساب" بنية واتجاه وكثافة التركيبات بحيث يتم تقليل "استهلاك" المادة إلى الحد الأدنى وتبريره بشكل صارم.
-
تكبير 1/3 جناح الألياف المركبة BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 2/3 BUGA Composite Fiber Pavilion © ICD / ITKE جامعة شتوتغارت
-
تكبير 3/3 BUGA Composite Fiber Pavilion © ICD / ITKE جامعة شتوتغارت
نقل الباحثون هذا المبدأ البيولوجي إلى الهندسة المعمارية ، واختاروا الألياف الزجاجية وألياف الكربون كمواد بناء. تم استخدام أكثر من 150000 متر من هذه الألياف في الجناح.
-
تكبير 1/3 جناح الألياف المركبة BUGA © ICD / ITKE University of Stuttgart
-
تكبير 2/3 BUGA Composite Fiber Pavilion © ICD / ITKE جامعة شتوتغارت
-
تكبير 3/3 BUGA Composite Fiber Pavilion © ICD / ITKE جامعة شتوتغارت
يتكون الإطار من 60 "حزمة" مصنوعة من الألياف المركبة ؛ أمضت الروبوتات من أربع إلى ست ساعات في صنع واحدة. الجزء العلوي من الشبكة مغطى بالكامل بغشاء ETFE شفاف.يغطي الجناح مساحة تبلغ حوالي 400 م2.
يبدو الهيكل التجريبي خفيفًا للغاية ، وهو في الواقع: يزن حوالي خمس مرات أقل من هيكل فولاذي مماثل. الجناح قادر على تحمل حمولة 7.6 كجم / م2.
يوضح المشروع كيف يمكن لسنوات من البحث في المبادئ البيولوجية ، إلى جانب أحدث تقنيات الحوسبة ، أن تؤدي إلى نظام بناء حديث حقًا. منذ بضع سنوات فقط ، لم يكن من الممكن تصميم أو بناء مثل هذا الجناح.
