由斯圖加特大學的數字化設計學院和建筑結構設計學院聯合設計，以片狀木材為原料，運用自動化紡織技術手段裝配而成的實驗性蓬狀結構近日落成，成為這種結構在建筑尺度上的首次成功嘗試。此外，由來自建筑、工程、生物以及古生物等多個學科的學生和研究人員組成的設計小組還進行了一系列的實驗，以挖掘數字化設計在建筑模擬和裝配階段的無限潛力。
仿生殼狀結構
這個蓬狀結構的最大亮點在于分段式木板仿生結構與自動化紡織技術的結合。微彎的雙層樺木板以沙海膽結構形態為原型，而自主研發的縫合技術將大大減輕木質結構體的整體重量，讓分段式木板組合而成的殼狀結構的性能得以發揮至最大。
輕薄的木板以細密針腳縫合，齒狀咬合和系帶連接結構將單元體連接在一起
合作方以海膽為原型的前期研究已在一定程度上得出了生物結構轉化原則以及相應木結構的營造法式。而來自斯圖加特大學的建筑師和工程師與圖賓根大學的生物學家開展跨學科合作，以進一步挖掘仿生結構的潛力。在經過對轉化效率和可行性的綜合考慮后，設計小組最終將研究范圍限定在海膽與沙海膽間。
內部結構的圖像和掃描結果顯示，兩種生物體分段式輕質結構的牢固程度不僅與板塊的排布組合方式相關，也受其雙層系統的幾何形態以及具體材質的影響。而除了齒狀咬合接頭外，部分海膽的外殼還以纖維進行了加固。設計小組認為多重連接方式保證了海膽外殼穩定性，讓其在危機四伏的海洋環境中得以安全成長。
模擬沙海膽生物結構的建筑結構
符合材料特性的構筑方式
基于對生物性構造原則和材料特性的考慮，建筑結構沿用了沙海膽的雙層結構系統。超薄木條的肌理方向和排布方式與不同曲度所需的剛度相對應，并在預制過程中完成了相應的彎曲變形。自動化縫紉技術在此刻介入，縫制出151個各不相同的雙層曲面單元體。鑒于曲面結構的特性，板塊的交接節點只需考慮面內張力和剪力的傳遞。齒狀咬合接頭和類似海膽纖維連接物的系帶連接結構也應運而生。
機械化縫合的木質單元體
木材對機械化操作、紡織技術和多元材料接頭有著極高的適應性。細密的“線腳”對于超薄多層夾板極其有效，甚至無需粘合過程中的大型壓機或復雜的模架。縫合技術不僅能將單個木條組合成板塊，同時也杜絕了潛在的脫膠現象。木條的切割、組合、彎曲和單元體的縫合過程由一臺自動化機器設備和一臺臺式縫紉機包攬。
跨學科合作作品
最終，這個蓬狀結構由151個各不相同的單元體組成，而每個單元體又由三塊分別壓制的曲面木板縫合而成。其曲度和材料選擇也參照了校園對建筑結構和體量形態的要求。紡織技術在結合處的運用讓建筑無需任何附加的金屬制成結構便可獨立存在。這個高達9.3米，覆蓋85平方米的建筑總重約780公斤，即每平方米的結構重量僅有7.85公斤。
建筑設計回應了校園場地現狀。幾道階梯穿過這個半開放的結構體，成為了可供休息的臺階座椅，而面對廣場的一側則完全打開，保證良好的視野。這個實驗性建筑證明了借用數字化手段設計而成的復合性空間結構比單一殼狀結構對場地具有更高的適應性；也展示了數字化生物結構與材料、形式和自動紡織技術的結合創造出的全新木構營造方式?？鐚W科的合作不僅為我們帶來了這個輕巧精致的建筑，同時也對木建筑的空間品質和構造手段做出了探討和嘗試。
