concha biomimética de livMatS en la universidad de freiburg se inspira en un erizo de mar

livMatS Biomimetic Shell en la Universidad de Friburgo

El livMatS Biomimetic Shell (Cubierta biomimética) es un proyecto colaborativo que une a los Clusters of Excellence, Integrative Computational Design and Construction for Architecture (Clusters de Excelencia, Diseño Computacional Integrativo y Construcción para la Arquitectura) (IntCDC) de la Universidad de Stuttgart y el Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (Sistemas de Materiales Vivos, Adaptables y Energéticamente Autónomos) (livMatS) de la Universidad de Friburgo, Alemania. Funcionando como una incubadora arquitectónica para el desarrollo de ideas de investigación innovadoras e interdisciplinarias, la estructura es un ejemplo pionero de una construcción con un armazón de madera segmentada totalmente desarmable y reutilizable. Fue diseñada para ser altamente eficiente en el uso de recursos e inconfundible por su forma. Esta combina el desarrollo integrador de métodos de diseño computacional, pre fabricación robotizada y procesos de construcción automatizados, así como nuevas formas de interacción hombre-máquina en la construcción con madera.

Otras características incluyen un gran tragaluz llamado «Solar Gate«, que ofrece comodidad térmica en el interior mediante un sistema de sombreado biomimético, energéticamente autónomo e impreso en 4D. Unido a una losa de hormigón activado y reciclado, el armazón es ideal para su uso durante todo el año. Un análisis del ciclo de vida del Biomimetic Shell de livMatS, fotografiado aquí por Roland Halbe, muestra que consume 50% menos de material y su Potencial de Calentamiento Global es 63% menor que la construcción convencional con madera.

todas las imágenes © Roland Halbe

ARMAZÓN DE MADERA AISLANTE Y SEGMENTADO CON CASETONES HUECOS

El equipo de IntCDC colaboró con livMatS (más información aquí) para diseñar una Biomimetic Shell independiente y altamente aislante con una estructura segmentada y curva inspirada en el esqueleto de los erizos de mar. Acristalada en su parte delantera y trasera, la singular arquitectura del edificio resulta de una combinación deliberada de dos cubiertas parciales de formas y tamaños diferentes, creando espacio para un lucernario que brinda una gran iluminación. El armazón de madera abarca 200 metros cuadrados y agrupa 127 casetones huecos incorporados por uniones atornilladas en cruz. Al ensamblarlo, la geometría curva funciona como una estructura de forma activa con un espacio libre de 16 metros y 27 kg/m² de superficie. Esta técnica de construcción permite que el edificio se pueda reusar y garantiza que todos los componentes estructurales puedan separarse.

Según los equipos de investigación, los casetones huecos representan un nuevo acercamiento a la construcción en madera sostenible y eficiente en el uso de los recursos. En este caso, se ensamblan tablas de abeto de tres capas y vigas del mismo material como módulos de construcción para componer los 127 casetones. El diseño computacional integrado, la fabricación robotizada y el montaje automatizado hacen posible que su producción y creación se lleve a cabo de forma rentable a pesar del esfuerzo adicional que requiere su construcción adaptada a la carga y geométricamente diferenciada.

Biomimetic Shell de livMatS en la Universidad de Friburgo

UN SISTEMA DE SOMBREADO INSPIRADO EN LOS CONOS DE LAS PLANTAS

Gracias a la alta demanda de energía para el confort de interiores, los edificios son responsables de una parte significativa de las emisiones globales de carbono. En vista de ello, el Biomimetic Shell está diseñado para reducir al mínimo las necesidades de equipamiento técnico y energía de funcionamiento.

Equipado con aislamiento de fibra de madera, el edificio se ubica en un lugar que maximiza las ganancias solares. Su losa de concreto reciclado activado proporciona confort térmico al interior en invierno. Al mismo tiempo, un sistema de sombreado del tragaluz que responde a las condiciones meteorológicas minimiza las cargas térmicas causadas por la entrada solar. El sistema de sombreado sigue el mismo principio biomimético de apertura y cierre según la humedad que tienen los conos de las plantas y consta de 424 elementos fabricados con materiales de origen biológico. Dichos elementos se programan mediante un proceso de impresión en 4D para conseguir protección solar durante todo el año, mientras que recogen el calor solar sin necesidad de energía operativa.

una estructura de madera inspirada en el esqueleto de los erizos de mar

USANDO PRE-FABRICACIÓN ROBOTIZADA PARA AUTOMATIZAR EL MONTAJe

Aprovechando el poder de la alta precisión de la pre-fabricación robotizada, el equipo del proyecto utilizó estructuras segmentadas de madera ligera para automatizar el montaje in situ, beneficiándose del bajo peso de sus componentes. Para el livMatS Biomimetic Shell se desarrollaron dos plataformas de ensamblaje ciberfísico con efectores finales. El método de montaje consiste en una grúa araña robotizada que recoge los componentes con una ventosa de vacío, los coloca automáticamente en la posición de montaje correspondiente y los mantiene en posición hasta que se atornillan. Para garantizar la calidad, se realizó un escaneo digital de los casetones seleccionados mediante un escáner láser terrestre, posteriormente se comparó con la geometría del diseño objetivo. Esto permitió a ambos grupos detectar posibles desviaciones en la geometría.

patrones segmentados

interiores altamente aislantes para su uso durante todo el año

127 casetones huecos componen la estructura

maximizar la captación solar sin comprometer la comodidad

fachadas generosamente acristaladas

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project info:

nombre: livMatS biomimetic timber shell

ubicación: FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies, Alemania

fotógrafo: Roland Halbe | @rolandhalbe

— socios del proyecto —

Cluster of Excellence IntCDC, ICD Institute for Computational Design and Construction
 (Prof. Achim Menges, Felix Amtsberg, Monika Göbel, Hans Jakob Wagner, Laura Kiesewetter, Nils Opgenorth, Christoph Schlopschnat, Tim Stark, Simon Treml, Xiliu Yang / Biomimetic Shell; Dylan Wood, Tiffany Cheng, Ekin Sila Sahin, Yasaman Tahouni /Solar Gate, LivMatS (Prof. Dr. Jürgen Ruhe, Prof. Dr. Thomas Speck, Prof. Dr. Anna Fischer), ITKE Institute for Building Structures and Structural Design (Prof. Dr. Jan Knippers, Simon Bechert),  Müllerblaustein HolzBauWerke GmbH, Blaustein (Jochen Friedel, Johannes Groner, Daniel Gold) 

— investigadores asociados — 

IntCDC & ICD, ISYS Institute for System Dynamics (Prof. Dr. Oliver Sawodny, Andreas Gienger, Anja Lauer, Sergej Klassen), IIGS Institute for Engineering Geodesy (Prof. Dr. Volker Schwieger, Sahar Abolhasani, Laura Balangé), ICD Architectural Computing, Institute for Computational Design and Construction (Prof. Dr. Thomas Wortmann, Lior Skoury, Max Zorn),  IABP Institute for Acoustics and Building Physics (Prof. Dr. Philip Leistner, Roberta di Bari, Rafael Horn), IntCDC Large Scale Construction Laboratory (Dennis Bartl, Sebastian Esser, Sven Hänzka, Hendrik Köhler) 

— ingenieros asesores — 

erdrich wodtke Planungsgesellschaft mbh (Christian Erdrich), Transsolar Klima Engineering GmbH (Prof. Dr. Thomas Auer, Christian Frenzel), Bauphysik 5 (Joachim Seyfried), BEC GmbH (Matthias Buck), Belzner Holmes Light-Design (Thomas Hollubarsch)

procedimiento de autorización: MPA University of Stuttgart (Dr. Simon Aicher)

ejecución posterior: Geoconsult Ruppenthal, Vermessungsbüro Nutto, IB Becherer, Klitzke ELT-Plan
Prof. Dr.-Ing. Heinrich Bechert + Partner, FW Glashaus Metallbau GmbH & Co. KG, Moser GmbH & Co. KG
Lösch GmbH & Co. KG Lightning protection construction, Parquet Studio Ganter GmbH & Co. KG
Elektro Mutter GmbH, Rees Sanitary and heating installations, Jakober GmbH, Kiefer & Sohn GmbH, Dirk Pesec

apoyo al proyecto: DFG German Research Foundation, Carlisle Construction Materials GmbH, HECO-Schrauben GmbH & Co. KG, Henkel AG & Co. KGaA, Puren GmbH, Raimund-Beck KG