近日，德國斯圖加特大學計算設計研究所披露了一項研究生計劃，探索開發(fā)一種能夠對氣候變化產生反應的材料系統(tǒng)，并通過計算設計和數(shù)字化制造將其用于主要基于增材制造技術的建筑應用。

 

 

　　該項目團隊由研究生David Correa、Steffen Reichert、Achim Menges組成，由計算設計研究所的創(chuàng)始人、建筑教授Achim Menges帶領，重點是研究在自然界中發(fā)現(xiàn)的結構系統(tǒng)，如植物球果，如何利用運動形狀的改變，去適應他們的環(huán)境。

 

　　研究團隊的目的是找到一種數(shù)字化制造方法，使其制成的非生物結構能夠學會響應外部環(huán)境條件的變化。雖然塑料和金屬缺乏自然的感覺輸入，通過增加時間傳感器、執(zhí)行器和調節(jié)器就可以幫助模仿這些自然生物系統(tǒng)出現(xiàn)的反應。

 

 

　　在此次研究之前，該研究就進行了一項類似的研究，以探索在一般條件下，生物系統(tǒng)如何更好地轉化為建筑系統(tǒng)。在該項目中，研究學生學習具有吸濕作用的木紋貼皮復合系統(tǒng)如何轉化為更大的結構。這些發(fā)現(xiàn)最終導致了兩座實際建筑設施的出現(xiàn)——驗濕器裝置（巴黎蓬皮杜藝術中心，2012）和HygroSkin亭（奧爾良FRAC中心，2013年）——它們在建筑應用中都使用相同的安裝結構。

 

 

　　為了更接近與將3D打印和增材制造用于建筑應用的目標，新的研究采用了與HygroSkin概念類似的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個3D打印的結構，它具有對外界氣候變化感知、啟動和響應的能力。 

　　其最終的結果將作為一種未來建筑結構的概念框架，這種未來的建筑是活的、可呼吸的，可以通過編程對它們所駐留的環(huán)境產生反應。

 

 

三個1毫米厚的測試樣品（左）通過編程隨的濕度的變化產生了不同的彎曲（右）

 

3D打印建筑結構，其中間部分能夠對天氣變化做出反應

 

　　在實際應用中，使用增材制造技術制造的建筑結構能夠在感受到雨滴時很快地把自己遮護起來，或者一個建筑能夠智能地感知來自太陽的熱量，并控制外觀保持其建筑內部溫度的恒定。