无人机和机器人基于飞蛾网编织碳纤维馆

2019-11-26 17:18:09

斯图加特大学的研究人员和学生 使用 机器人和无人机编织了这种碳纤维亭子,该亭子是由蛾幼虫纺制的丝绸吊床制成的。12米长的悬臂结构,称为ICD / ITKE研究馆2016/7,由超过180公里的编织树脂浸渍玻璃和碳纤维制成。

这是斯图加特大学(University of Stuttgart)的学生和研究人员建造的年度展馆系列的最新成果,该系列 通过模仿自然界中发现的结构来研究碳纤维作为建筑材料的功能。

展馆由负责学校计算设计学院(ICD)的Achim Menges和来自建筑结构与结构设计学院(ITKE)的Jan Knippers 负责监督 。今年研究员Marshall Prado也加入了该团队。

发现以前的 机器人编织的碳纤维结构 受到所使用的工业机器人手臂的工作空间的限制,今年,该团队希望开发一种制造大型结构的方法。

该团队说:“在建筑规模生产中,材料自重是大跨度结构的高度关注,轻质纤维复合材料具有无与伦比的性能。”

他们继续说:“我们目前缺乏足够的纤维复合材料制造工艺来生产这种规模的产品,而又不损害建筑和设计行业所需的设计自由度和系统适应性。”

“目标是在更长的时间内开发出一种纤维缠绕技术,将所需的模板降至最低,同时利用连续长丝的结构性能。”

为了创造大跨度的结构,该团队将坚固,精确的固定式机器人与远程无人机相结合。

他们解释说:“在特定的实验装置中,将两个固定的工业机械臂放在结构的末端,它们具有纤维缠绕工作所必需的强度和精度,同时具有自主性,远程但精度较差的纤维运输系统用于将光纤从一侧传递到另一侧,在这种情况下,是定制的无人机。”

与以前的展馆一样,设计始于对自然结构的仿生研究,并且该团队与图宾根大学进化与生态研究所和古生物学系合作。

该团队研究了两种食叶蛾的幼虫(Lyonetia clerkella和Leucoptera erythrinella)如何纺成在叶片之间伸展的真丝“吊床”,从而开发出长跨度纤维构造的关键原理。

模仿凉亭的网,所产生的凉亭具有弯曲活性的子结构,并结合了缠绕的纤维增强材料和交替取向的纤维。

该团队还开发了多阶段的纤维铺设工艺,以制造复杂的三维几何形状。

先前的研究馆还包括根据海胆的解剖结构自动制造的层压胶合板馆。

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