iiarquitectos: Pabellón de fibra de carbono basado en el caparazón de un escarabajo

Un pabellón robóticamente tejido de fibra de carbono basado en el ligero caparazón que resguarda las alas y el abdomen de un escarabajo es la segunda estructura revelada esta semana por el equipo de arquitectos e ingenieros de la Universidad de Stuttgart.

Como el Landesgartenschaul Exhibition Hall ha revelado, el ICD/ITKE Research Pavilion 2013-14 es una estructura fabricada utilizando un sistema robótico hecho a la medida, el cual fue usado aquí para crear una serie de componentes modulares compuestos de fibra.

El proyecto fue desarrollado por académicos del Instituto de Diseño Computacional (ICD por sus siglas en inglés) de la Universidad de Stuttgart y el Instituto de Estructuras de Construcción y Diseño Estructural (ITKE), quienes habían colaborado anteriormente en un pabellón basado en el exoesqueleto de una langosta y en una estructura modelada en el esqueleto de un erizo de mar.

“El proyecto presenta un innovador abordaje a estructuras compuestas de fibra en arquitectura” explicó Marshall Prado, investigador del ICD y miembro del equipo.”

“Está basado en el desarrollo de un proceso de fabricación robótica para estructuras compuestas de módulos de una capa doble de fibra, lo que reduce el requerimiento de encofrado a un mínimo mientras que mantiene un alto grado de libertad geométrica. Esto permitió la transferencia de principios funcionales de los sistemas ligeros naturales a las estructuras arquitectónicas.”, dijo Prado.

El resultado es un pabellón con doble domo, y paredes y techos que asemejan una telaraña. Cubre un área de 50 metros cuadrados, pero pesa tan solo 593 kilogramos.

“Ofrece no solo una expresión arquitectónica única y una experiencia espacial, sino que también es extremadamente ligero y sus recursos son utilizados eficientemente.” dijo Prado.

El equipo de investigadores y estudiantes uso modelos 3D de alta resolución de varios caparazones de escarabajo –conocidos como élitros- para conducir un análisis de las intrínsecas estructuras internas, trabajando junto con un equipo de biólogos y paleontólogos de la Universidad de Tuebingen.

“El desempeño de estas estructuras ligeras depende de la morfología geométrica de un sistema con dos capas y las propiedades mecánicas de la fibra natural que las componen,” explicaron.

“La morfología de los élitros está basada en una estructura de doble capa que está conectada por elementos de soporte curvos, semejantes a una columna, las trabéculas. La disposición de la fibra dentro de las trabéculas se incorpora con los segmentos bajos y superiores del caparazón con fibras continuas,” dijeron.

Estas estructuras fueron después traducidas a una serie de principios de diseños, creados utilizando vidrio y polímeros reforzados con fibra de carbono para darle al pabellón una proporción óptima entre la fuerza y el peso.

Un método robótico fue desarrollado para fabricar cada uno de los módulos fibrosos, los cuales fueron impregnados con resina para darles fuerza adicional. Dos robots enrollaban las fibras alrededor de los marcos de acero hechos a la medida, y podían ser adaptados para adaptarse a las proposiciones de las 36 geometrías necesarias.

“La unión de filamentos sin núcleo no solo ahorra recursos substanciales a través de innecesarios moldes individuos, pero por sí mismo es un proceso de fabricación aprovechador de materiales, ya que no hay desperdicio o pedazos sobrantes,” dijo el equipo.

El proyecto es parte de un continuo programa que investiga la manera en que estructuras naturales ligeras pueden ser recreadas usando arquitectura. Cada pabellón es investigado y construido en un periodo de 18 meses.