Системные частицы

Преподаватели Штутгартского университета построили с помощью робота павильон – зернистую систему из «спроектированных» частиц.

21 Октября 2015

Объект

Строительство Образование Архитектура

Сооружение под названием ICD Aggregate Pavilion 2015 спроектировано преподавателями Института вычислительного проектирования (ICD) Штутгартского университета Каролой Дирихс (Karola Dierichs) и Ахимом Менгесом (Achim Menges). Этот павильон продолжает линию экспериментов, идущих уже не первый год (о постройке 2014 года можно узнать здесь). Он явился результатом целого года исследований и был возведен на кампусе университета прошлым летом.

zooming — ICD Aggregate Pavilion 2015 © ICD University of Stuttgart 2015

Павильон, по словам его создателей – первое общественное архитектурное сооружение со «спроектированной» зернистой системой. «Спроектированные» грануляты – это системы частиц с большим количеством составляющих, где каждая гранула создана искусственно и имеет определенную геометрическую форму. Благодаря продуманной форме каждого зерна получившийся из таких частиц «агрегат» – это программируемая материя со свойствами, которых нет у природных гранулятов типа песка или гравия. Искусственные зернистые системы – это новая сфера исследований архитектурного проектирования.

Для подобных гранулятов можно запрограммировать самые разные «сценарии поведения», однако ICD Aggregate Pavilion 2015 был предназначен для изучения лишь одного из них – программируемой «вертикальности», которая превышает обычный для природных зернистых систем угол естественного откоса.

Для павильона использовались три разных типа «агрегатов», которые применялись в разных зонах его вертикальных частей – чтобы обеспечить оптимальное распределение нагрузки. Система может быть полностью перестроена благодаря отсутствию там постоянной связывающей матрицы.

В ходе исследований, предшествовавших реализации павильона, конструкция и возможные строительные технологии были протестированы с помощью моделей меньшего масштаба и масштаба 1:1. Эти эксперименты были дополнены симуляциями по методу моделирования отдельных элементов (Distinct‐Element Modelling, DEM).

Для строительства павильона был спроектирован тросовый робот, способный работать на участках со стороной до 30 м, в разных условиях и при различных габаритах объекта. Такой аппарат способен размещать единицу строительного материала весом до 10 кг с точностью до нескольких сантиметров. В данном случае сторона участка составляла 7 м, тросы были закреплены на четырех деревьях.

В качестве материала были использованы 30 000 частиц из вторично переработанного пластика, полученного с местных предприятий. Две – три геометрические формы гранул были основаны на единой параметрической модели, разные формы соответствовали разным конструктивным требованиям. Никакого каркаса для такого метода строительства не нужно.