Biomimetické pavilóny

„Štúdium prírody vedie k premýšľaniu o konštrukciách. Biológia ponúka nevyčerpateľnú zásobu foriem, štruktúr a procesov. Spochybňujú zakorenené prístupy v technológiách budov a ponúkajú radikálne odlišné možnosti dizajnu,“ hovorí profesor Achim Meneges a má na mysli najmä pavilóny nazvané BUGA Fibre a BUGA Wood.

ICD a ITKE navrhli pavilóny pre výstavu záhradníckeho umenia Bundesgartenschau 2019. Za skratkami sa skrýva Inštitút pre výpočtový dizajn a konštrukciu (ICD) a Inštitút pre stavebné konštrukcie a konštrukčný dizajn (ITKE) na Univerzite v Stuttgarte. Obidva pavilóny čerpajú inšpiráciu z biológie a za každým z nich stojí dôsledný výskum.

Ľahké konštrukcie sú navrhnuté vďaka výpočtovej optimalizácii konštrukcie a vyrobené robotmi. Prostredníctvom dvoch veľmi odlišných materiálov, dreva a kompozitných vlákien, ukazujú, ako veľmi budú digitálne technológie vplývať na budúcnosť architektúry.

Pavilón BUGA Wood

Drevený pavilón testuje nový prístup k digitálnej drevostavbe. Jeho segmentová drevená škrupina čerpá inšpiráciu z doskových kostier morských ježkov. ICD a ITKE sa venovali výskumu týchto morských bezstavovcov vyše desať rokov. Cieľom projektu bolo minimalizovať hmotnosť použitého materiálu.

Na dosiahnutie cieľa siahli autori po biomimetickom princípe „menej materiálu – viac štruktúry“. Pavilón tvorí 376 segmentov. Každý bol vyrobený presne na mieru. Tento výrobný proces zabezpečuje, že všetky segmenty do seba zapadajú s presnosťou na zlomok milimetra ako veľké trojrozmerné puzzle.

V rámci projektu vyvinuli robotickú výrobnú platformu na automatizovanú montáž a frézovanie. Každý drevený segment je vytvorený z dvoch tenkých dosiek, ktoré prekrývajú prstenec okrajových nosníkov, slúžiacich ako veľmi presný spoj. Tým vznikajú veľké duté drevené puzdrá s polygonálnymi tvarmi.

Spodná doska obsahuje veľký otvor, ktorý predstavuje charakteristický architektonický prvok a poskytuje prístup k skrytým spojom počas montáže. Zmontovanie trvalo dvom ľudom desať pracovných dní a nebola pri tom potrebná žiadna podporná konštrukcia.

Ohromujúca dvojito zakrivená drevená strecha sa rozprestiera 30 metrov nad jedným z hlavných pódií na výstavisku. S použitím minimálneho množstva materiálu vytvára jedinečný architektonický priestor.

Pavilón BUGA Fiber

Pavilón BUGA je umiestnený vo vlnitej krajine výstaviska Bundesgartenschau. Návštevníkom ponúka pohľad na jednu z možností budúcnosti. Takisto ako jeho drevený súrodenec stavia na dlhoročnom biomimetickom výskume.

V prírode je väčšina nosných konštrukcií vyrobená z vlákien (napríklad celulózy alebo kolagénu). Pavilón prenáša tento biologický princíp vláknových kompozitných systémov do architektúry. Je vyrobený z viac ako 150 000 m priestorovo usporiadaných sklených a karbónových vlákien.

Každé vlákno sa muselo samostatne navrhnúť a umiestniť, čo by bolo štandardnými metódami takmer nerealizovateľné. Na univerzite preto navrhli postup, v rámci ktorého sa architektonický návrh, statika a robotická výroba uzavreli do výpočtovej slučky.

Jednotlivé komponenty, z ktorých je pavilón poskladaný, boli navrhnuté a automaticky optimalizované vzhľadom na všetky ostatné. Špeciálnemu navíjaciemu stroju trvala výroba jedného komponentu 4 až 6 hodín.

Ako prvú vytvoril matricu zo sklených vlákien a následne ju v smere najväčšieho zaťaženia vystužil uhlíkovými vláknami. Jedinečná štruktúra je nielen vysokoefektívna a výnimočne ľahká, ale pri jej výrobe nevzniká žiadny nadbytočný odpad. Pavilón má vďaka inovatívnemu technologickému postupu autentický architektonický výraz.

Článok bol uverejnený v časopise ASB 6-7/2019.