Deniz Kestanelerinin İskeletinden Esinlenerek Tasarlanan Bir Araştırma Binası

Almanya'da Freiburg Üniversitesi kapsamında bulunan FIT Freiburg Center for Interactive Materials and Bioinspired Technologies için tasarlanan livMatS Biomimetic Shell, öncü bir araştırma binası olarak inşa edilmiş.

Çevredeki kampüse sorunsuz bir şekilde entegre olan geniş alanın, yenilikçi, disiplinler arası araştırma fikirlerinin geliştirilmesi için mimari bir inkübatör görevi görmesi planlanıyor. Bina, sürdürülebilir mimarlık için tasarım ve inşaata bütünleştirici bir yaklaşım araştıran Stuttgart Üniversitesi’ndeki Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC) ve Freiburg Üniversitesi’ndeki Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) adlı iki önemli programın ortak bir araştırma projesi olarak hayata geçirilmiş.

FIT Biomimetic Shell’in geleneksel bir ahşap bina ile karşılaştırıldığında, toplam çevresel yaşam döngüsü etkisini %50 oranında azalttığı belirlenmiş. Binanın kaynakları yüksek oranda verimli kullanan parçalı ahşap kabuk yapısı tamamen parçalanabilir ve yeniden kullanılabilir şekilde tasarlanmış. Hesaplamalı tasarım yöntemlerinin gelişimi, robotik prefabrikasyon ve otomatik inşaat süreçleri ve ayrıca ahşap inşaatta insan-makine etkileşiminin yeni biçimleri yoluyla uygulanabilir hale getirilmiş.

Bina kabuğunun tasarımı, Stuttgart Institute for Computational Design and Construction (ICD) ve Institute for Building Structures and Structural Design (ITKE) tarafından araştırılan deniz kestanelerinin plaka iskeletinin morfolojik ilkelerine dayandırılmış. Proje için, segmental kabuk konstrüksiyonu, yıl boyunca ve kalıcı kullanım için yüksek derecede yalıtıcı bir yapı olarak daha da geliştirilmiş.

200m²’lik bir zemin alanına yayılan yenilikçi ahşap yapı, çapraz vidalı bağlantılarla birleştirilen 127 farklı içi boş kutudan oluşturulmuş. Konstrüksiyon ilkesi sayesinde tüm yapısal bileşenlerin ayrılabilirliği de sağlanmış.

Yapısal olarak elverişli kabuk biçimiyle birlikte içi boş kutular, dijital teknolojilerin bütünleyici kullanımı yoluyla ahşap yapılarda kaynak verimliliği ve sürdürülebilirliğe yönelik yeni yaklaşımların nasıl izlenebileceğini gösterecek şekilde hazırlanmış. İçi boş kutular, üç katmanlı ladin levhaların üst ve alt katmanlarından ve ayrıca bina modülleri olarak monte edilen ladin kenar kirişlerinden oluşmuş.

livMatS Biomimetic Shell’in stratejisi, mümkün olan en düşük teknik ekipman ve çalışma enerjisiyle idare etmek için tasarıma entegre edilmiş çok yönlü etki faktörlerinin dijital modellemesinden oluşturulmuş. Binanın arsadaki konumu ve yönü, çevredeki binaların kış günlerinde binaya çok az gölge düşürmesi veya hiç gölge düşürmemesi için seçilmiş.

Ahşap kabuğun kendisi ahşap elyaf yalıtımı ile donatılmış, bu şekilde kış aylarında termal iç mekan konforu sağlanırken yazın güneş enerjisinden kaynaklanan yüksek ısı yüklerinden de kaçınılmış.

Prefabrikasyonun merkezi, endüstriyel ortak HolzBauWerke GmbH’nin fabrikasında birkaç saat içinde üretilen ve sorunsuz entegrasyona izin veren, yeni geliştirilmiş taşınabilir 7 eksenli bir robot platform tarafından hayata geçirilmiş. 12 m uzunluğundaki robot platformu, uzunlukları 3,5 metreye kadar olan dört bileşenin aynı anda üretilmesini sağlamış. İçi boş kutular, ağır hizmet tipi robot tarafından dijital olarak önceden biçimlendirilmiş bireysel ahşap parçalardan birleştirilerek yapıştırılmış, daha sonra frezelenerek delinmiş ve son olarak bir testere bıçağı aracılığıyla kesilmiş.

Parçalı hafif ahşap yapılar, prefabrikasyondaki yüksek hassasiyet ve düşük bileşen ağırlığı nedeniyle sahada otomatik montaj için uygun hale getirilmiş.

Montaj yöntemi, bileşenleri vakumlu kıskaçla alan, bunları otomatik olarak ilgili montaj konumuna yerleştiren ve yine otomatik olarak birbirine vidalanana kadar yerinde tutan robotik bir örümcek vinçten oluşmuş. Yeni tip bir vida efektörü ile donatılmış ikinci bir örümcek vinç otomatik olarak vidalanacak kenarlara yaklaşarak vidalamayı yapmış. İnşaat robotlarının önemli ölçüde yerelleştirilmesi ve kesinliği için, ikisi her bir inşaat robotunun konumunu belirleyen dört toplam istasyondan oluşan otomatik bir gerçek zamanlı toplam istasyon ağı geliştirilmiş.