Nový experimentální pavilon ve Stuttgartu demonstruje možnosti bionické konstrukce

Dagmar Šimonová | Úterý, 14. únor 2012 |

Jak to dopadne, když do jedné místnosti zavřete architekta, biologa a počítačového specialistu? Ne, to není začátek žádného vtipu. Právě naopak. Je to začátek úžasné spolupráce studentů a výzkumných pracovníků v německém Stuttgartu, kteří společnými silami navrhli, vyrobili a sestavili krásný pavilon, který se za krátkou dobu stal pýchou celého univerzitního kampusu.

Příroda nás neustále učí novým věcem

Ty nejkrásnější a nejnepochopitelnější konstrukce většinou vytváří sama příroda. Právě z ní si člověk často bere ponaučení a inspiraci. Nejinak tomu bylo i v tomto případě, kdy jako vzor posloužila schránka Mořských dolarů – druhu ježovky. Biologové pečlivě prozkoumali její unikátní stavbu, která se sestávala z modulárního systému prostorových polygonů, propojených na hranách kalcitovými výstupky.

Toto schéma posloužilo jako inspirace pro vytvoření architektonicky atraktivního díla značné velikosti, jehož prostorovou tuhost a stabilitu zajišťuje právě struktura kostry malého mořského živočicha. Možnosti navržené konstrukce byly prověřeny virtuálním modelem, který poukázal na veškeré nedostatky a pomohl v geometrickém členění jednotlivých desek a v přesné definici jejich tvaru a tuhosti spojů.

Experimentálně bylo zjištěno, že vypočítaným napětím by měla bez problému vyhovět 6,5 milimetru tlustá překližka, sdružená zubovým spojem. Principem vhodného rozložení napětí po celé ploše je fakt, že tři hrany se vždy setkávají v jednom jediném bodě. Takové spojení umožňuje redistribuci napětí a přitom zabraňuje vzniku ohybových momentů, které by tenká konstrukce nevydržela.

Stavba ke svému biologickému původu neodkazuje pouze strukturou

V konstrukci můžeme najít hned několik důležitých odkazů – struktura není heterogenní, od vrcholu až po úpatí se velikost jednotlivých dílů mění ze dvou metrů na půl metru. Struktura je také anizotropní, protože každá její část je orientovaná podle působení napětí tak, aby ho efektivně redistribuovala a přitom nebyla zatěžována. Posledním znakem je hierarchie, kterou můžeme pozorovat v uspořádání malých skořápek do velké skořepiny a potom několika skořepin do ještě většího celku.

Počítač nepomáhal jen při tvorbě virtuálního modelu experimentální dřevostavby

Nejsložitější částí by byla bezpochyby výrova dílčích kusů překližky, protože drobné rozměrové nuance bychom mohli najít téměř u každého kusu. Moderní technologie ale pokročila do té míry, že data virtuálního modelu mohla být odeslána do příslušných obráběcích strojů, které bezchybně všechny části zhotovily a navíc minimalizovaly odpadní materiál. Univerzitní robotický výrobní systém tak vyprodukoval více jak 850 geometricky odlišných dílců a vyfrézoval 100 000 spojů.

Na všech částech vývoje, výroby i výstavby se podíleli pouze samotní studenti a výzkumní pracovníci a společnými silami se jim tak podařilo nejenom vystavět pozoruhodnou dominantu univerzitního kampusu, ale především ukázat, kam až je možné s moderní technologií dojít. Zároveň demonstrovali úžasné investigativní metody modulárního bionického inženýrství v praxi. Hlavními architekty stavby jsou Oliver David Krieg a Boyan Mihaylov.