На выставке в Музее Альберта и Виктории в Лондоне представили новый строительный материал – элитровое волокно. Новый материал эмитирует оболочки насекомых, причем состоит он из стекла и углеводородного волокна. Отличительной особенностью материала является то, что практически ни один из элементов нити не является одинаковым.
Новый строительный материал почти в 10 раз прочнее кирпича и при этом почти в 59 раз легче кирпича при одной и той же нагрузке. Волокно представляет собой сеть из шестиугольных ячеек, которые прочно сплетены между собой. Такая структура позволила сделать элитровое волокно прочным и гибким одновременно.
Создание такого волокна еще раз демонстрирует, что проектирование и инженерия неотделимы друг от друга. Структурная целостность материала позволяет сосредотачиваться на каждой ячейке отдельно, тем самым предотвращая разрывы волокна. Создатель элитрового волокна, Ахим Менгес, разработал роботизированный цикл производства волокна, который представляет собой накручивание пропитанных смолой стеклянных и углеродных волокон вокруг инструментальной стали, которая выглядит как гексагональная структура. Роботизированной установке постоянно передаются данные от установленных на краях материи датчиков, которые контролируют структурные нагрузки и растяжение, которое волокно испытывает в тот момент.
На основе этой информации, робот определяет геометрию гексагональной ячейки, так, что никакие два отдельных строительных элемента не получатся абсолютно одинаковыми. «Каждый из них имеет определенное индивидуальное расположение волокон, геометрию и ориентацию волокон, которая соответствует структурным нагрузкам элитрового волокна», говорит Менгес. После того, как волокна затвердевают, они становятся сильнее, чем стальной каркас, который может быть свернут или удален.
Производство такого строительного материала идет по принципу бионики в строительстве, когда крупные и малые формы заимствованы у природы. Датчик мониторинга нагрузки на конструкцию и подачу информации и есть само волокно. Когда свет проходит через стеклянное волокно, управляемая компьютером система проверяет растягивается ли волокно или по сживается. Эта информация затем вычисляется, чтобы понять, какую нагрузку испытывает структура и как
Чтобы продемонстрировать, насколько легкий материал элитровое волокно, Ахим Менгес сравнил его с кирпичным фасадом музея. Вес всего павильона доходит до примерно 2,5 тонн, Нити в 100 раз легче, чем кирпич. Причем по экологичности и безопасности материала это волокно ни чуть не уступает кирпичу.
Инженеры считают, что непосредственная цель состоит в том, чтобы построить подобные навесы для зеленых городских пространств, но более долгосрочные. Такое архитектурное решение позволит создавать относительно легкие навесы для крупных стадионов, концертных залов и театров, а также не допускать перегрузок конструкции.
Автор публикации
