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工业机器人应用于建筑业 无模具打造纤维凉亭

2019-07-11 10:54 出处:未知 人气: 评论(

  据国外媒体报道,乍看之下,这个由碳纤维和玻璃纤维编织而成的凉亭好像一只蜘蛛,但实际上,它的原型是完全不同的另一种虫子。来自斯图加特大学计算设计研究所(ICD)的研究人员以飞行中的甲虫为原型,设计了这个2014研究亭。或许更确切地说,研究人员借鉴的是甲虫的鞘翅,在甲虫飞行过程中,坚硬的鞘翅可以为后翅提供保护。

  ICD的研究人员每年都会建造一个研究亭,而且,每一年这些研究亭的结构都会变得愈发古怪。这是计算设计师突破限制,真正深入某些重大的、极富挑战性的问题,而不必过多考虑现实条件的时刻。今年的重大问题是:如何在不使用大量模具的条件下,利用玻璃纤维、碳纤维等复合材料打造建筑结构?这是一个很难的问题,但问题的答案可能会带来全新的建筑方式。

  通常在使用这些复合材料的时候,你首先要把它们放入一个模具中,构建出形状。一级方程式赛车和帆船都是这样做出来的。不过,打造模具是一个非常复杂的过程,也是最大的投资。尽管帆船和赛车是同一形状的大规模生产,但许多不同的部件很可能只会使用一次。因此,为每一个部件建造模具的意义并不大,倒不如直接生产部件。

  这也就是研究人员想到甲虫的原因。甲虫的双层鞘翅由一种坚硬的、高强度的纤维材料组成。ICD团队借鉴了鞘翅的结构,将两层编织好的碳纤维材料连接起来。碳纤维的方向和密度刚好可以满足建筑结构的要求,这正是我们在自然界中看到的。利用一个六轴机器人,研究团队可以将纤维一根根地编织在一起,上、下层纤维也紧密连接,形成了一个非常坚固的网状结构。

  亭子背后的构想是很复杂的,这一点从那36个精细的编织组件就能明显看出来。现在,这一技术距离应用到常规建筑中还有相当长的路要走,但最终的目标,是将这些设计和制作方法带到现实世界,成为可行的建筑方式。研究人员相信,在不远的将来,碳纤维等轻型材料将更普遍地应用于体育馆顶棚等建筑结构。

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