3D打印的智能建筑可对环境变化做出反应

不知不觉中，3D打印技术已经成为身处前沿科学研究领域中的科学家们最有用的研究工具之一。近日，德国斯图加特大学计算设计研究所披露了一项研究生计划，探索开发一种能够对气候变化产生反应的材料系统，并通过计算设计和数字化制造将其用于主要基于增材制造技术的建筑应用。

3D打印复杂的天气反应系统©斯图加特大学ICD

该项目团队由研究生David Correa、Steffen Reichert、Achim Menges组成，由计算设计研究所的创始人、建筑教授Achim Menges带领，重点是研究在自然界中发现的结构系统，如植物球果，如何利用运动形状的改变，去适应他们的环境。 

研究团队的目的是找到一种数字化制造方法，使其制成的非生物结构能够学会响应外部环境条件的变化。虽然塑料和金属缺乏自然的感觉输入，通过增加时间传感器、执行器和调节器就可以帮助模仿这些自然生物系统出现的反应。

计算设计研究所以前的研究，探索湿度如何导致对象形状的变化。©斯图加特大学ICD 

在此次研究之前，该研究就进行了一项类似的研究，以探索在一般条件下，生物系统如何更好地转化为建筑系统。在该项目中，研究学生学习具有吸湿作用的木纹贴皮复合系统如何转化为更大的结构。这些发现最终导致了两座实际建筑设施的出现——验湿器装置（巴黎蓬皮杜艺术中心，2012）和HygroSkin亭（奥尔良FRAC中心，2013年）——它们在建筑应用中都使用相同的安装结构。

先前开发的HygroSkin孔（右），用在了HygroSkin亭（左）上，它可以在高相对湿度下关闭（右上）和在低相对湿度下打开（右下）©斯图加特大学ICD 

为了更接近与将3D打印和增材制造用于建筑应用的目标，新的研究采用了与HygroSkin概念类似的系统，该系统包括一个3D打印的结构，它具有对外界气候变化感知、启动和响应的能力。 

其最终的结果将作为一种未来建筑结构的概念框架，这种未来的建筑是活的、可呼吸的，可以通过编程对它们所驻留的环境产生反应。

三个1毫米厚的测试样品（左）通过编程随的湿度的变化产生了不同的弯曲（右）©斯图加特大学ICD

3D打印建筑结构，其中间部分能够对天气变化做出反应©斯图加特大学ICD

在实际应用中，使用增材制造技术制造的建筑结构能够在感受到雨滴时很快地把自己遮护起来，或者一个建筑能够智能地感知来自太阳的热量，并控制外观保持其建筑内部温度的恒定。

文章来源：天工社