Den är både lätt och stabil, som en spindeltråd: Stuttgarts universitets forskningspaviljong 2014/2015. Inspirationen till designen hämtade de anställda på Institutionen för generativ design (Institut für Computational Design, ICD) och Institutionen för byggkonstruktion och konstruktionsplanering (Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, ITKE) verkligen från naturen. Det sätt som vattenspindlar bygger sina bon under vattnet utgjorde förebilden.

Spindeln bygger ett klockformat nät av spindeltråd i vattnet och fyller det med luft. Detta lufthölje gör att spindeln kan överleva under vatten. Den lägger till och med sina ägg inuti höljet. Med inspiration hämtad från denna unika konstruktion bestod även forskningspaviljongen till att börja med av ett mjukt foliehölje av ETFE som hölls upp av lufttryck. Steg för steg klistrades sedan kolfiber på inifrån med hjälp av en KUKA-robot urKR QUANTEC ultra -serien.

Resultatet: ett fjäderlätt kolfiberförstärkt skal. Det ger paviljongen en enastående arkitektonisk kvalitet. Eftersom att kolfibern endast används där den behövs för att stärka konstruktionen och det pneumatiska skalet samtidigt används som funktionellt integrerat klimatskal är denna byggprocess avfallsfri och resurseffektiv.
För att fästa kolfibern på insidan av den elastiska folien utvecklades en prototypisk robotiserad tillverkningsprocess.

Robotens styrning utgjorde en särskild utmaning: Det pneumatiska skalets styvhet förändras nämligen under tiden som kolfibern fästs, vilket orsakar olika deformeringar. För att kunna anpassa sig efter dessa parametrar under tillverkningsprocessen registreras den aktuella positionen och presskraften via en integrerad sensorik och integreras i styrningen i realtid. Ett sådant cyberfysiskt system möjliggör ständig återkoppling mellan de verkliga tillverkningsvillkoren och den digitala genereringen av koden för robotstyrningen. Detta är inte bara en viktig utveckling inom ramen för detta projektet utan visar också på nya generella möjligheter för robotiserade byggprocesser.

Under tillverkningen fästes nio förimpregnerade kolfiberrovingar med en sammanlagd längd på 45 km parallellt på 5 km robotbana med en medelhastighet på 0,6 m/min. Paviljongen har med sin spännvidd på 7,5 m och höjd på 4,1 m en yta på ca 40 m² och en volym på ca 130 m³. Den sammanlagda vikten är lite drygt 280 kg vilket motsvarar en ytvikt på 7 kg/m². Paviljongen uppstod ur samspelet mellan de två institutens forskning och undervisning inom ramen för den interdisciplinära och internationella masterutbildningen ITECH. Den är resultatet av ett och ett halvt års utvecklingsarbete av forskare och studenter inom arkitektur, ingenjörsvetenskap och naturvetenskap.

Se filmen om projektet här: https://vimeo.com/icd/rp14-15