自然のイノベーション：気象条件に適応する松ぼっくりのファサード

シュトゥットガルト大学veフライブルク大学研究者によって開発された4Dプリントソーラードア建築技術における大きな進歩を表しています。この天候に敏感な遮光およびファサードシステムは自律的に動作し、電気を必要とせずに環境条件に応じて形状を調整します。 Solar Gate は、自然のプロセスを模倣することで室内の気候調節を改善するとともに、持続可能な建築における 4D プリントの可能性を実証します。

İçindekiler

4Dプリントのコンセプト

4D プリンティングとは、最初の印刷プロセス後、時間の経過とともに形状や動作が変化する可能性のある材料を指します。 Solar Gate は、植物組織、特に松ぼっくりのセルロース繊維に見られる吸湿性を模倣した、特別に設計されたバイオベースのセルロース繊維を使用しています。この革新的なアプローチは、テクノロジーと自然の交差点を浮き彫りにします。

デザインと機能性：自然からインスピレーションを得た

湿性形態の場合

ソーラーゲートのデザインは、湿度レベルに応じて開閉する松ぼっくりの自然な動きからヒントを得ました。この吸湿性の特性により、湿度の高いときに樹冠が水分を吸収し、膨張して丸まります。逆に、湿度が低いと材料は収縮し、構造が平らになります。

二重層構造

研究者たちは、計算による製造方法を使用して、セルロース繊維を押し出して松ぼっくりの鱗を模倣した二層構造を作りました。この独自の設計はソーラーゲートの機能に不可欠であり、環境の変化に動的に対応できるようになります。

テストと実装: 実際のアプリケーション

livMatS バイオミメティックシェルデインスタレーション

研究者らはフライブルク大学の研究施設でソーラーゲートを開発した。livMatS バイオミメティックシェル南向きの天窓に設置しました。この建物は、国際CDCveリヴマットこれは、革新的な建築ソリューションを展示する Cluster of Excellence のデモンストレーターとして機能します。

一年中テスト

Solar Gate は、1 年以上にわたって実際の気象条件下でテストされています。このシステムは、季節の天候サイクルに応じて自動的に開閉することで、室内の気候を調節するのに効果的であることが実証されています。冬の間はシェードが太陽光を取り入れて自然な暖房となり、夏はシェードを閉じて太陽熱の吸収を抑えます。

研究目標: 持続可能な建築ソリューション

付加製造における理論の証明

この研究は、付加製造によるアクセス可能で費用対効果の高い技術の実現可能性と、建築設計における再生可能な材料としてのセルロースの可能性という 2 つの主要理論を検証することを目的としています。調査結果は、持続可能な実践を現代建築に統合できることを示しています。

将来のアプリケーション

ソーラーゲートの影響は現在の使用を超えて広がり、より応答性に優れたエネルギー効率の高い建物への道を示しています。研究者たちは、同様の技術がさまざまな建築分野に適用され、持続可能性とユーザーの快適性が向上すると考えています。

適応型建築の新時代

4Dプリントソーラードア技術革新と自然の原理を組み合わせることで、建築デザインに革新的なアプローチをもたらします。シュトゥットガルト大学とフライブルク大学の研究者らは、環境条件に対応するだけでなく、再生可能な材料を使用して持続可能性をサポートするシステムを開発しました。

参加大学

シュトゥットガルト大学
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フライブルク大学
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協力機関

このプロジェクトには、次のような複数の学際的なコラボレーションが含まれます。

計算設計・建設研究所 (ICD)
建築設計のための計算手法の開発に重点を置いています。
プラスチック技術研究所 (IKT)
プラスチック材料の開発と応用を専門としています。
建築のための統合計算設計と建設の卓越性クラスター (IntCDC)
設計および建設プロセスの革新を目的とした共同研究の取り組み。
植物バイオメカニクスグループ
彼はデザインの原理を刺激するために植物の仕組みを研究しています。
マイクロシステム工学科 (IMTEK)
建築用途に統合できるマイクロエンジニアリング技術を研究します。
生体、適応、エネルギー自律材料システム (livMatS) クラスターオブエクセレンス
環境に適応でき、自律的な機能する材料の開発に焦点を当てています