In summer 2011 the Institute for Co

In summer 2011 the Institute for Computational Design (ICD) and the Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE), together with students at the University of Stuttgart have realized a temporary, bionic research pavilion made of wood at the intersection of teaching and research. The project explores the architectural transfer of biological principles of the sea urchin’s plate skeleton morphology by means of novel computer-based design and simulation methods, along with computer-controlled manufacturing methods for its building implementation. A particular innovation consists in the possibility of effectively extending the recognized bionic principles and related performance to a range of different geometries through computational processes, which is demonstrated by the fact that the complex morphology of the pavilion could be built exclusively with extremely thin sheets of plywood (6.5 mm).

BIOLOGICAL SYSTEM

The project aims at integrating the performative capacity of biological structures into architectural design and at testing the resulting spatial and structural material-systems in full scale. The focus was set on the development of a modular system which allows a high degree of adaptability and performance due to the geometric differentiation of its plate components and robotically fabricated finger joints. During the analysis of different biological structures, the plate skeleton morphology of the sand dollar, a sub-species of the sea urchin (Echinoidea), became of particular interest and subsequently provided the basic principles of the bionic structure that was realized. The skeletal shell of the sand dollar is a modular system of polygonal plates, which are linked together at the edges by finger-like calcite protrusions. High load bearing capacity is achieved by the particular geometric arrangement of the plates and their joining system. Therefore, the sand dollar serves as a most fitting model for shells made of prefabricated elements. Similarly, the traditional finger-joints typically used in carpentry as connection elements, can be seen as the technical equivalent of the sand dollar’s calcite protrusions.

MORPHOLOGY TRANSFER

Following the analysis of the sand dollar, the morphology of its plate structure was integrated in the design of a pavilion. Three plate edges always meet together at just one point, a principle which enables the transmission of normal and shear forces but no bending moments between the joints, thus resulting in a bending bearing but yet deformable structure. Unlike traditional lightweight construction, which can only be applied to load optimized shapes, this new design principle can be applied to a wide range of custom geometry. The high lightweight potential of this approach is evident as the pavilion that could be built out of 6.5 mm thin sheets of plywood only, despite its considerable size. Therefore it even needed anchoring to the ground to resist wind suction loads.

Besides these constructional and organizational principles, other fundamental properties of biological structures are applied in the computational design process of the project:

Heterogeneity: The cell sizes are not constant, but adapt to local curvature and discontinuities. In the areas of small curvature the central cells are more than two meters tall, while at the edge they only reach half a meter.
Anisotropy: The pavilion is a directional structure. The cells stretch and orient themselves according to mechanical stresses.
Hierarchy: The pavilion is organized as a two-level hierarchical structure. On the first level, the finger joints of the plywood sheets are glued together to form a cell. On the second hierarchical level, a simple screw connection joins the cells together, allowing the assembling and disassembling of the pavilion. Within each hierarchical level only three plates – respectively three edges – meet exclusively at one point, therefore assuring bendable edges for both levels.
COMPUTATIONAL DESIGN AND ROBOTIC PRODUCTION

A requirement for the design, development and realization of the complex morphology of the pavilion is a closed, digital information loop between the project’s model, finite element simulations and computer numeric machine control. Form finding and structural design are closely interlinked. An optimized data exchange scheme made it possible to repeatedly read the complex geometry into a finite element program to analyze and modify the critical points of the model. In parallel, the glued and bolted joints were tested experimentally and the results included in the structural calculations.

The plates and finger joints of each cell were produced with the university’s robotic fabrication system. Employing custom programmed routines the computational model provided the basis for the automatic generation of the machine code (NC-Code) for the control of an industrial seven-axis robot. This enabled the economical production of more than 850 geometrically different components, as well as more than 100,000 finger joints freely arranged in space. Following the robotic production, the plywood panels were joined together to form the cells. The assembly of the prefabricated modules was carried out at the city campus of the University of Stuttgart. All design, research, fabrication and construction work were carried out jointly by students and faculty researchers.

The research pavilion offered the opportunity to investigate methods of modular bionic construction using freeform surfaces representing different geometric characteristics while developing two distinct spatial entities: one large interior space with a porous inner layer and a big opening, facing the public square between the University’s buildings, and a smaller interstitial space enveloped between the two layers that exhibits the constructive logic of the double layer shell.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในฤดูร้อนปี 2554 สถาบันออกแบบคำนวณ (ICD) และสถาบันโครง สร้างอาคาร และโครงสร้างออกแบบ (ITKE), ร่วมกับนักเรียนที่มหาวิทยาลัยสตุทการ์ทได้รับตำแหน่ง วิจัยแสวงหาศาลาทำจากไม้ของการสอนและการวิจัย โครงการสำรวจการโอนสถาปัตยกรรมหลักการทางชีวภาพของสัณฐานวิทยากระดูกแผ่นปลิงทะเลจากนวนิยายโดยใช้คอมพิวเตอร์ออกแบบและการจำลองวิธีการ รวมทั้งวิธีการผลิตที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์สำหรับใช้งานของอาคาร นวัตกรรมเฉพาะประกอบด้วยในโอกาสของการขยายหลักรู้จักแสวงหาและประสิทธิภาพการทำงานที่เกี่ยวข้องไปยังช่วงของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันโดยใช้กระบวนการคำนวณ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าความจริงที่สามารถสร้างรูปร่างซับซ้อนเดอะพาวิลเลี่ยนเฉพาะกับแผ่นไม้อัด (6.5 mm) บางมาก ได้อย่างมีประสิทธิภาพระบบชีวภาพโครงการมีวัตถุประสงค์ ที่รวมกำลังการผลิต performative ชีวภาพโครงสร้างเป็นสถาปัตยกรรม และทดสอบผลพื้นที่ และโครงสร้างวัสดุระบบในขนาดเต็ม โฟกัสที่ได้พัฒนาระบบ modular ซึ่งช่วยให้ระดับสูงของหลากหลายและประสิทธิภาพเนื่องจากสร้างความแตกต่างทางเรขาคณิตของคอมโพเนนต์แผ่นข้อต่อนิ้วมือประกอบ robotically ในระหว่างการวิเคราะห์โครงสร้างทางชีวภาพต่าง ๆ สัณฐานวิทยาแผ่นโครงกระดูกของแซนด์ดอลลาร์ สปีชีส์ย่อยของปลิงทะเล (Echinoidea), กลายเป็นที่สนใจโดยเฉพาะ และให้หลักการพื้นฐานของโครงสร้างการแสวงหาที่ถูกรับรู้ในเวลาต่อมา เปลือกอีกของแซนด์ดอลลาร์เป็นระบบโมดูลาร์แผ่น polygonal ซึ่งเชื่อมโยงกันที่ขอบ โดย protrusions นิ้วเช่นแคลไซต์ โหลดสูงเรืองกำลังการผลิตสามารถทำได้ โดยการจัดเรียงรูปทรงเรขาคณิตเฉพาะแผ่นและระบบของพวกเขาเข้าร่วม ดังนั้น ดอลลาร์ทรายทำหน้าที่เป็นส่วนใหญ่เหมาะสมสำหรับทำสำเร็จองค์ประกอบของเปลือกหอย ในทำนองเดียวกัน สามารถเห็นแบบนิ้วข้อต่อใช้งานช่างไม้เป็นองค์ประกอบเชื่อมต่อ เทียบเทคนิคของ protrusions แคลไซต์ของแซนด์ดอลลาร์เท่าสัณฐานวิทยาโอนต่อการวิเคราะห์ดอลลาร์ทราย รูปร่างโครงสร้างของแผ่นถูกรวมในการออกแบบของกระโจม จานสามขอบตอบสนองร่วมกันจุดเดียว หลักซึ่งช่วยให้การส่งปกติ และกองกำลังเฉือน แต่ช่วงเวลาไม่ดัดระหว่างรอยต่อ จึง เกิดขึ้นในการดัดเรืองแต่โครงสร้างยัง deformable ซึ่งแตกต่างจากการก่อสร้างน้ำหนักเบาแบบดั้งเดิม ซึ่งสามารถจะใช้โหลดรูปร่างให้เหมาะ สามารถใช้หลักนี้ออกแบบใหม่กับความหลากหลายของรูปทรงเรขาคณิตที่กำหนดเอง ศักยภาพสูงน้ำหนักเบาของวิธีการนี้จะปรากฏชัดเป็นพาวิลเลียนที่ได้สร้างขึ้นจาก 6.5 มม.บางแผ่นไม้อัดเท่านั้น แม้ มีขนาด ดังนั้น มันจะจำเป็น anchoring กับกราวด์เพื่อต้านลมดูดโหลดนอกจากนี้องค์กร และโรงส่วนหลักการ คุณสมบัติพื้นฐานอื่น ๆ ของโครงสร้างทางชีวภาพใช้ในการคำนวณออกแบบโครงการ:Heterogeneity: ขนาดเซลล์ไม่คง ได้ปรับการโค้งเฉพาะ discontinuities ในพื้นที่ขนาดเล็ก เซลล์กลางอยู่สูง มากกว่า 2 เมตรในขณะที่ขอบ จะเท่าถึงครึ่งเมตรAnisotropy: เดอะพาวิลเลี่ยนเป็นโครงสร้างทิศทาง เซลล์ยืด และโอเรียนท์เองตามเครียดกลชั้น: พาวิลเลี่ยนมีการจัดระเบียบเป็นโครงสร้างลำดับชั้นสองชั้น ในระดับแรก ข้อต่อนิ้วมือของแผ่นไม้อัดที่ติดกันแบบเซลล์ ในระดับขั้นที่สอง เชื่อมต่ออย่างสกรูรวมเซลล์กัน ช่วยให้การประกอบ และ disassembling ของเดอะพาวิลเลี่ยน ภายในแต่ละลำดับชั้นระดับเพียงสามแผ่น – ขอบตามลำดับสาม – ตอบสนองเฉพาะจุดหนึ่ง ดังนั้น มั่นใจขอบ bendable ทั้งระดับคำนวณออกแบบและผลิตหุ่นยนต์ความต้องการการออกแบบ พัฒนา และรับรู้รูปร่างซับซ้อนเดอะพาวิลเลี่ยนเป็นลูปปิด ดิจิตอลข้อมูลระหว่างของโครงการแบบจำลอง จำลองไนต์ และควบคุมเลขเครื่องคอมพิวเตอร์ แบบฟอร์มการค้นหาและออกแบบโครงสร้างมี interlinked อย่างใกล้ชิด แผนงานการแลกเปลี่ยนข้อมูลให้เหมาะทำซ้ำ ๆ อ่านเรขาคณิตซับซ้อนในโปรแกรมไนต์เพื่อวิเคราะห์ และแก้ไขจุดที่สำคัญของแบบจำลอง ขนาน ทดสอบรอยต่อกาว และปิด experimentally และผลรวมในการคำนวณโครงสร้างแผ่นและรอยต่อนิ้วของแต่ละเซลล์ที่ผลิต ด้วยระบบการผลิตหุ่นยนต์ของมหาวิทยาลัย ใช้คำสั่งการเตรียมโปรแกรมที่กำหนดเองแบบคำนวณข้อมูลพื้นฐานสำหรับรหัสเครื่อง (รหัส NC) สร้างโดยอัตโนมัติสำหรับตัวควบคุมของหุ่นยนต์แกนเจ็ดเป็นอุตสาหกรรม นี้เปิดใช้งานการผลิตที่ประหยัดของส่วนประกอบต่าง ๆ geometrically กว่า 850 ข้อต่อนิ้วมากกว่า 100000 ที่จัดได้อย่างอิสระในพื้นที่ ต่อการผลิตหุ่นยนต์ แผ่นไม้อัดได้เข้าร่วมกันเพื่อสร้างเซลล์ แอสเซมบลีของโม prefabricated ถูกดำเนินที่เมืองวิทยาเขตของมหาวิทยาลัยสตุตการ์ต ทั้งหมด ออก วิจัย การผลิต และงานก่อสร้างได้ดำเนินการร่วมกัน โดยนักเรียนและคณะนักวิจัยศาลาวิจัยเสนอโอกาสในการตรวจสอบวิธีการก่อสร้างแสวงหาโมดูลาร์ที่ใช้พื้นผิวอิสระแสดงลักษณะรูปทรงเรขาคณิตต่าง ๆ พัฒนาสองหมดปริภูมิเอนทิตี: หนึ่งกว้างขวางภายใน มีชั้นภายใน porous และเปิดใหญ่ กบาลระหว่างอาคารของมหาวิทยาลัย และมีขนาดเล็กหลากพื้นที่ขัดระหว่างสองชั้นที่จัดแสดงตรรกะที่สร้างสรรค์ของเปลือกสองชั้น หันหน้าไปทางนั้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในช่วงฤดูร้อนปี 2011 ที่สถาบันเพื่อการออกแบบการคำนวณ (ICD) และสถาบันของโครงสร้างอาคารและการออกแบบโครงสร้าง (ITKE) ร่วมกับนักศึกษาที่มหาวิทยาลัยสตุตกาได้ตระหนักชั่วคราวศาลาวิจัยไบโอนิคที่ทำจากไม้ที่จุดตัดของการเรียนการสอนและการวิจัย . โครงการสำรวจโอนสถาปัตยกรรมหลักการทางชีวภาพของแผ่นซนของทะเลสัณฐานโครงกระดูกโดยใช้วิธีการออกแบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้นวนิยายและวิธีการจำลองพร้อมกับวิธีการผลิตคอมพิวเตอร์ควบคุมสำหรับการดำเนินงานอาคาร นวัตกรรมโดยเฉพาะอย่างยิ่งประกอบด้วยในความเป็นไปได้อย่างมีประสิทธิภาพขยายได้รับการยอมรับหลักการไบโอนิคและประสิทธิภาพการทำงานที่เกี่ยวข้องกับความหลากหลายของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันผ่านกระบวนการคำนวณซึ่งจะแสดงให้เห็นถึงความจริงที่ว่าลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่ซับซ้อนของศาลาอาจจะสร้างขึ้นเฉพาะกับแผ่นบางมากของไม้อัด (6.5 มม.) ระบบชีวภาพโครงการที่มีจุดมุ่งหมายที่การบูรณาการกำลังการผลิตในภาคปฏิบัติของโครงสร้างทางชีวภาพในการออกแบบสถาปัตยกรรมและการทดสอบผลเชิงพื้นที่และโครงสร้างวัสดุระบบในระดับเต็มรูปแบบ การมุ่งเน้นที่ตั้งอยู่บนการพัฒนาของระบบ modular ซึ่งจะช่วยให้ระดับสูงของการปรับตัวและประสิทธิภาพการทำงานเนื่องจากการความแตกต่างของรูปทรงเรขาคณิตของชิ้นส่วนแผ่นและข้อต่อนิ้วประดิษฐ์ robotically ในระหว่างการวิเคราะห์โครงสร้างทางชีวภาพที่แตกต่างกันสัณฐานแผ่นโครงกระดูกของเงินดอลลาร์ทรายที่เป็นสายพันธุ์ย่อยของเม่นทะเล (Echinoidea) กลายเป็นความสนใจเป็นพิเศษและให้ภายหลังหลักการพื้นฐานของโครงสร้างไบโอนิคที่ได้รับการตระหนัก เปลือกโครงกระดูกของเงินดอลลาร์ทรายเป็นระบบโมดูลาร์ของแผ่นเหลี่ยมซึ่งมีการเชื่อมโยงกันที่ขอบยื่นออกมาจากแคลเซียมคาร์บอเนตนิ้วเหมือน โหลดความจุสูงแบริ่งจะทำได้โดยการจัดรูปทรงเรขาคณิตโดยเฉพาะอย่างยิ่งของแผ่นและระบบการเข้าร่วมของพวกเขา ดังนั้นเงินดอลลาร์ทรายหน้าที่เป็นรูปแบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับเปลือกหอยที่ทำจากองค์ประกอบสำเร็จรูป ในทำนองเดียวกันข้อต่อนิ้วมือแบบดั้งเดิมมักจะใช้ในการช่างไม้เป็นองค์ประกอบการเชื่อมต่อสามารถมองเห็นเป็นเทียบเท่าทางเทคนิคของเงินดอลลาร์ทรายของส่วนที่ยื่นออกแคลไซต์. โอนสัณฐานวิทยาต่อไปนี้การวิเคราะห์ของเงินดอลลาร์ทรายสัณฐานวิทยาของโครงสร้างแผ่นที่ถูกบูรณาการในการออกแบบของศาลา สามขอบแผ่นเสมอพบกันที่เพียงจุดหนึ่งหลักการซึ่งจะช่วยให้การส่งกองกำลังและแรงเฉือนปกติ แต่ไม่มีช่วงเวลาที่ดัดระหว่างข้อต่อจึงทำให้เกิดการแบริ่งดัด แต่ยังมีโครงสร้าง deformable ซึ่งแตกต่างจากการก่อสร้างที่มีน้ำหนักเบาแบบดั้งเดิมซึ่งสามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการโหลดรูปทรงที่ดีที่สุดหลักการออกแบบใหม่นี้สามารถนำไปใช้กับความหลากหลายของรูปทรงเรขาคณิตที่กำหนดเอง ที่มีศักยภาพสูงที่มีน้ำหนักเบาของวิธีการนี้จะเห็นได้ชัดว่าเป็นศาลาที่สามารถสร้างขึ้นจาก 6.5 มมแผ่นบางไม้อัดเท่านั้นแม้จะมีขนาดของมันมาก ดังนั้นมันก็จำเป็นต้องยึดกับพื้นดินที่จะต่อต้านการโหลดดูดลม. นอกจากนี้หลักการก่อสร้างและองค์กรเหล่านี้คุณสมบัติพื้นฐานอื่น ๆ ของโครงสร้างทางชีวภาพจะนำไปใช้ในขั้นตอนการออกแบบการคำนวณของโครงการ: เซลล์สืบพันธุ์: ขนาดมือถือไม่คงที่ แต่ปรับให้เข้ากับ โค้งท้องถิ่นและต่อเนื่อง ในพื้นที่ของความโค้งขนาดเล็กเซลล์กลางมีมากขึ้นกว่าสองเมตรสูงในขณะที่ขอบพวกเขาเท่านั้นถึงครึ่งเมตร. Anisotropy: ศาลาเป็นโครงสร้างทิศทาง เซลล์ยืดและปรับทิศทางของตัวเองตามที่กลความเครียด. ลำดับ: ศาลาที่มีการจัดเป็นสองระดับโครงสร้างลำดับชั้น ในระดับแรกข้อต่อนิ้วแผ่นไม้อัดที่มีการติดกาวกันในรูปแบบมือถือ ในระดับลำดับชั้นที่สองการเชื่อมต่อสกรูที่เรียบง่ายร่วมเซลล์เข้าด้วยกันช่วยให้การประกอบและถอดของศาลา ในแต่ละระดับตามลำดับชั้นเพียงสามแผ่น - ตามลำดับสามขอบ - พบเฉพาะที่จุดหนึ่งจึงมั่นใจขอบบิดงอในระดับที่ทั้งสอง. การคำนวณการออกแบบหุ่นยนต์และการผลิตความต้องการสำหรับการออกแบบการพัฒนาและความตระหนักของสัณฐานวิทยาที่ซับซ้อนของศาลาที่มีการปิดห่วงข้อมูลดิจิตอลระหว่างรูปแบบของโครงการ, การจำลององค์ประกอบ จำกัด และควบคุมเครื่องคอมพิวเตอร์ที่เป็นตัวเลข การค้นพบรูปแบบและการออกแบบโครงสร้างอย่างใกล้ชิดจะเชื่อมโยงกัน โครงการแลกเปลี่ยนข้อมูลที่ดีที่สุดที่ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะอ่านซ้ำแล้วซ้ำอีกรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อนในโปรแกรมองค์ประกอบ จำกัด ในการวิเคราะห์และแก้ไขจุดที่สำคัญของรูปแบบ ในแบบคู่ขนานติดกาวยึดติดและข้อต่อได้รับการทดสอบและผลการทดลองที่รวมอยู่ในการคำนวณโครงสร้าง. แผ่นและข้อต่อนิ้วมือของแต่ละเซลล์มีการผลิตที่มีระบบการผลิตหุ่นยนต์ของมหาวิทยาลัย จ้างขั้นตอนการตั้งโปรแกรมที่กำหนดเองรูปแบบการคำนวณพื้นฐานสำหรับการผลิตอัตโนมัติของรหัสเครื่อง (NC-Code) สำหรับการควบคุมของหุ่นยนต์อุตสาหกรรมเจ็ดแกน นี้ช่วยให้การผลิตที่ประหยัดกว่า 850 ชิ้นส่วนที่แตกต่างกันทางเรขาคณิตเช่นเดียวกับมากกว่า 100,000 ข้อต่อนิ้วจัดได้อย่างอิสระในพื้นที่ ต่อไปนี้การผลิตหุ่นยนต์, แผงไม้อัดได้เข้าร่วมกันในรูปแบบเซลล์ การชุมนุมของโมดูลสำเร็จรูปที่ได้รับการดำเนินการที่มหาวิทยาลัยเมืองของมหาวิทยาลัยสตุตกา การออกแบบการวิจัยการผลิตและการก่อสร้างได้ดำเนินการการทำงานร่วมกันโดยนักศึกษาและนักวิจัยคณาจารย์. ศาลาวิจัยที่นำเสนอโอกาสที่จะตรวจสอบวิธีการของการก่อสร้าง modular ไบโอนิคโดยใช้พื้นผิวรูปทรงอิสระที่เป็นตัวแทนของลักษณะทางเรขาคณิตที่แตกต่างกันขณะที่การพัฒนาทั้งสองหน่วยงานเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันอย่างใดอย่างหนึ่งภายในพื้นที่ขนาดใหญ่ ด้วยชั้นภายในรูพรุนและการเปิดขนาดใหญ่หันหน้าไปทางลานสาธารณะระหว่างอาคารของมหาวิทยาลัยและพื้นที่สิ่งของที่มีขนาดเล็กห่อหุ้มระหว่างสองชั้นที่แสดงตรรกะที่สร้างสรรค์ของเปลือกสองชั้น

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในช่วงฤดูร้อน 2011 สถาบันเพื่อการออกแบบเชิงคำนวณ ( ICD ) และสถาบันของโครงสร้างอาคารและการออกแบบโครงสร้าง ( itke ) ร่วมกันกับนักศึกษาที่มหาวิทยาลัย Stuttgart ได้รับชั่วคราว ศาลาวิจัย ไบไม้ที่จุดตัดของการสอนและการวิจัยโครงการสำรวจการถ่ายโอนสถาปัตยกรรมทางชีววิทยาหลักการของหอยเม่นจานโครงกระดูกรูปร่างโดยการออกแบบด้วยคอมพิวเตอร์และนวนิยายภารดีพร้อมกับคอมพิวเตอร์ควบคุมการผลิตวิธีการสำหรับการสร้างของนวัตกรรมโดยเฉพาะประกอบด้วยในความเป็นไปได้ของการขยายระบบได้อย่างมีประสิทธิภาพและการปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับหลักการเพิ่มช่วงของรูปทรงเรขาคณิตที่แตกต่างกันผ่านกระบวนการคำนวณ ซึ่งแสดงให้เห็นโดยความเป็นจริงที่ซับซ้อน ลักษณะของศาลาอาจจะสร้างขึ้นเฉพาะกับบางมากแผ่นไม้อัด ( 6.5 มม. ) .



ระบบชีวภาพโครงการมีวัตถุประสงค์เพื่อบูรณาการความจุ performative โครงสร้างทางชีวภาพในการออกแบบสถาปัตยกรรม และทดสอบผลเชิงพื้นที่และวัสดุที่มีโครงสร้างในระบบเต็มรูปแบบโฟกัส ตั้งค่าในการพัฒนาโมดูลระบบซึ่งช่วยให้ระดับสูงของการปรับตัวและประสิทธิภาพ เนื่องจากความแตกต่างทางเรขาคณิตของจานของส่วนประกอบและ robotically ประดิษฐ์นิ้วข้อต่อ ในการวิเคราะห์โครงสร้างทางชีวภาพที่แตกต่างกันจานโครงกระดูกและสัณฐานวิทยาของทรายดอลลาร์ , ซับสปีชีส์ของหอยเม่น ( Coryphantha )กลายเป็นที่สนใจ และต่อมาให้หลักการพื้นฐานของโครงสร้างไบโอนิค ที่ได้รู้ เปลือกโครงสร้างของเงินดอลลาร์ทรายเป็นระบบโมดูลาร์ของแผ่นเหลี่ยม ซึ่งเชื่อมโยงเข้าด้วยกันที่ขอบโดยนิ้วเหมือนแคลไซต์รอยขรุขระ สูงรับแรงได้ โดยการจัดเรียงทางเรขาคณิตโดยเฉพาะของแผ่นและการเข้าร่วมระบบดังนั้น เงินดอลลาร์ทรายทำหน้าที่เป็นนางแบบมากที่สุดสำหรับหอยทำจากชิ้นส่วนสำเร็จรูป . ส่วนข้อต่อนิ้วแบบดั้งเดิมมักจะใช้ในงานที่เป็นองค์ประกอบในการเชื่อมต่อ สามารถมองเห็นเป็นเทียบเท่าทางเทคนิคของทรายดอลลาร์เป็นแคลไซต์ protrusions

สัณฐานโอน

ตามการวิเคราะห์ของทรายดอลลาร์ลักษณะของโครงสร้างแผ่นรวมในการออกแบบของศาลา สามจานขอบมักจะพบกันที่จุดหนึ่งเป็นหลัก ซึ่งให้การส่งปกติและแรงเฉือนและโมเมนต์ดัดไม่ระหว่างข้อต่อ จึงส่งผลให้ดัดแบกแต่โดยโครงสร้าง ซึ่งแตกต่างจากการก่อสร้างแบบเบาซึ่งสามารถใช้โหลดรูปเหมาะ หลักการออกแบบใหม่นี้สามารถใช้กับความหลากหลายของที่กำหนดเองรูปทรงเรขาคณิต ศักยภาพสูงน้ำหนักเบาแบบนี้จะเห็นเป็นศาลาที่สามารถสร้างขึ้นจาก 6.5 มิลลิเมตรบาง แผ่นไม้อัด เท่านั้น แม้จะมีขนาดใหญ่ของ ดังนั้นจึงต้องการจอดกับพื้นเพื่อต้านแรงลมดูด

โหลดนอกจากหลักการก่อสร้างและองค์การเหล่านี้ คุณสมบัติอื่น ๆพื้นฐานของโครงสร้างทางชีวภาพที่ใช้ในการคำนวณออกแบบ กระบวนการของโครงการ :

สามารถ : ขนาดของเซลล์จะไม่คงที่ แต่ปรับให้เข้ากับความโค้งท้องถิ่นและต่อเนื่อง . ในพื้นที่ของความโค้งขนาดเล็กกลางเซลล์ มีมากกว่าสองเมตรสูงในขณะที่ขอบพวกเขาเท่านั้นถึงครึ่งเมตร
anisotropy : ศาลาเป็นโครงสร้างทิศทาง เซลล์ยืดตัว และโอเรียนท์ตัวเองตามกล ความเค้น .
ลำดับชั้น : ศาลา จัดเป็นสองโครงสร้างลำดับชั้น . ในระดับแรก นิ้ว ข้อต่อของแผ่นไม้อัดจะติดกาวเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเซลล์ ในระดับลำดับชั้นที่สองการเชื่อมต่อแบบสกรูรวมเซลล์เข้าด้วยกัน ช่วยให้ประกอบและแยกส่วนของศาลา ภายในแต่ละระดับตามลำดับชั้นเพียงสามแผ่น ) ตามลำดับ 3 ) พบเฉพาะขอบที่จุดจุดหนึ่ง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงได้ขอบทั้งระดับ .
ออกแบบคำนวณและหุ่นยนต์การผลิต

ความต้องการสำหรับการออกแบบการพัฒนาและการรับรู้ของโครงสร้างที่ซับซ้อนของพาวิลเลี่ยนที่ปิด ห่วงข้อมูลดิจิตอลระหว่างรูปแบบของโครงการ , แบบจำลองไฟไนต์เอลิเมนต์และควบคุมคอมพิวเตอร์เครื่องที่เป็นตัวเลข รูปแบบการค้นหาและการออกแบบโครงสร้างอย่างใกล้ชิดเชื่อมโยง .ที่ดีที่สุดแลกเปลี่ยนข้อมูลโครงการที่ทำให้มันเป็นไปได้ที่จะซ้ำอ่านเรขาคณิตที่ซับซ้อนลงในโปรแกรมไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อวิเคราะห์และแก้ไขจุดที่สำคัญของแบบจำลอง ในแบบคู่ขนานและข้อต่อติดกาวปิดทำการทดลองและผลรวมในการคำนวณโครงสร้าง

แผ่นและนิ้วข้อต่อของแต่ละเซลล์ถูกผลิตด้วยระบบการประดิษฐ์หุ่นยนต์ของมหาวิทยาลัย การใช้โปรแกรมแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่กำหนดเองตามปกติให้พื้นฐานสำหรับรุ่นอัตโนมัติของเครื่องรหัส ( รหัส NC ) สำหรับการควบคุมอุตสาหกรรมเจ็ดแกนหุ่นยนต์ นี้เปิดใช้งานการผลิตที่ประหยัดกว่า 850 เรขาคณิตองค์ประกอบที่แตกต่างกัน ,ตลอดจนกว่า 100000 นิ้วข้อต่อจัดได้อย่างอิสระในพื้นที่ ตามการผลิตหุ่นยนต์ไม้แผงมีร่วมกันในรูปแบบเซลล์ สภานิติบัญญัติของการก่อสร้างโมดูลการทดลองที่เมืองวิทยาเขตของมหาวิทยาลัย Stuttgart วิจัย ออกแบบ ผลิต และงานก่อสร้างได้ดำเนินการร่วมกัน โดยนักศึกษาและนักวิจัยคณะ .

ศาลาวิจัยเสนอโอกาสที่จะศึกษาวิธีการสร้างโมดูลใช้ไบพิทักษ์พื้นผิวของลักษณะทางเรขาคณิตที่แตกต่างกันในขณะที่การพัฒนาเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกัน : หนึ่งสององค์กรขนาดใหญ่ภายในพื้นที่ด้วยชั้นภายในรูพรุนและเปิดขนาดใหญ่ หันหน้าไปทางจัตุรัสสาธารณะระหว่างอาคารของมหาวิทยาลัยและมีเปลือก 2 ชั้น พื้นที่ระหว่างกลางระหว่างที่จัดแสดงนิทรรศการตรรกะสร้างสรรค์ของเปลือกสองชั้น .