Téma týdne

Stavba lehká a pevná jako krovky mandelinky

Mandelinka bramborová, u nás známá též jako americký brouk, je zejména pro zemědělce pěstující lilkovité rostliny nepřítelem číslo jedna. V padesátých letech byla dokonce považována za posla amerického imperialismu. I přes svoji neblahou pověst se nyní stala inspirací pro architekty ze Stuttgartské univerzity, kteří použili její tělesnou schránku jako model pro realizaci nového experimentálního pavilonu.

Stavba lehká a pevná jako krovky mandelinky
Stavba lehká a pevná jako krovky mandelinky
Robotická ramena, která pracovala na výrobě pavilonu. (Na českých fakultách architektury je nenajdete.)
Robotická ramena, která pracovala na výrobě pavilonu. (Na českých fakultách architektury je nenajdete.)
Skleněné vlákno definuje tvar hyperboloidu a slouží jako podklad pro vlákno uhlíkové, jehož množství, směr navíjení a hustota je odvozena od statického modelu, který předcházel výrobě.
Skleněné vlákno definuje tvar hyperboloidu a slouží jako podklad pro vlákno uhlíkové, jehož množství, směr navíjení a hustota je odvozena od statického modelu, který předcházel výrobě.
Spojovací prvek dvou vrstev u krovek (Trabeculae) pod mikroskopem.
Spojovací prvek dvou vrstev u krovek (Trabeculae) pod mikroskopem.
Mandelinka, nečekaná inspirace z bramborových polí. (foto: Manfred Moitzi, 2014,CC BY-SA 2.0)
Mandelinka, nečekaná inspirace z bramborových polí. (foto: Manfred Moitzi, 2014,CC BY-SA 2.0)

Projekt studentů a pedagogů ze Stuttgartské univerzity vznikl ve spolupráci i s dalšími výzkumnými pracovišti a firmami. Na pavilonu pracoval i Čech Ondřej Kyjánek, jeho hlavním úkolem byl výzkum a vývoj výrobního procesu. Různorodý tým složený z biologů, inženýrů, specialistů na informační technologie a architektů vytvořil dílo snoubící robotiku a biologii s architekturou. Pavilonu vtiskli mandelinkovské biomimikry a neoblíbený brouk tak v nové stavbě získal vlastní pomník, jenž významně přispívá k vytváření architektury budoucnosti.

Tradiční stavební konstrukce jsou založené na propojování standardizovaných elementů, zatímco přírodní struktury využívají morfogeneze a růstu. Je zřejmé, že v blízké budoucnosti příroda nemůže být beze zbytku přenesena do architektonických či designérských projektů, nicméně může být alespoň abstrahována do technických aplikací nebo může inspirovat k vytváření nových forem a tvarů. A právě tak se architekti stuttgartského týmu nechali při výběru formy pavilonu inspirovat stavbou krovek mandelinky bramborové.

Jako hlavní materiál zvolili kompozitní polymerová vlákna vyztužená sklem a karbonem, která jsou lehká a zároveň pevná, stejně jako krovky mandelinky. Ve výsledku tak pavilon váží pouhých 593 kilogramů, ale má přitom poměrně velký rozpon. Jeho tvar však není pouze kopií krovek mandelinky bramborové, ale je také výrazně ovlivněn místními podmínkami, statickým působením a tvarem parcely.

Vývoj pavilonu trval tři semestry. Vítězný koncept, který vytvořil Leyla Yunis Marulanda, byl vybrán po prvním semestru.

Výstavba, nebo spíše výroba, probíhala většinu času mimo pozemek. Autoři totiž cílí na co největší prefabrikaci bez využívání mokrých procesů a s minimem pracovníků na stavbě, a vsází naopak na přesnou optimalizovanou výrobu. S jednotlivými částmi stavby tu pracovala dvojice robotických ramen, která otáčela ocelovou konstrukcí, na níž se nabalovalo kompozitní polymerové vlákno tak dlouho, až vytvořilo souvislou plochu. Vznikly tak dvouvrstvé polygony spojené v hyperboloid a ty pak stačilo pouze převést na dané místo, ukotvit a sešroubovat dohromady. Takto vyladěná prefabrikace přináší výrazné výhody: omezuje se spotřeba materiálu, času potřebného na stavbu a eliminuje se lidský faktor, který je potenciálním zdrojem chyb.

Tým pracující na pavilonu tak dokázal opět o krok posunout architekturu blíže technologiím, proti kterým je stále o něco pozadu. A to nemluvíme o přírodě, jejíž neuvěřitelné mechanismy a procesy jsou těmi nejdokonalejšími na světě. Bude nejspíš trvat ještě mnoho let, než se z nich architektura dokáže dostatečně poučit. A tak než příště spláchneme pavouka do záchodu či zašlápneme sviňku obecnou Armadillidium vulgare, zkusme se zamyslet, zda by se nám její mechanismus nehodil jako inspirace pro dům, který se stočí do kuličky a pomocí lan inspirovaných pavoučím vláknem se odkutálí na místo určení.

Biomimetika je obor zkoumající řešení problémů u živých organismů za účelem vývoje technologií či designu, které jsou zároveň šetrné k životnímu prostředí. Živým příkladem jejího uplatnění je i nový experimentální pavilon v Německu. Pod záštitou kateder ICD a ITKE na Stuttgartské univerzitě vznikl již čtvrtý pavilon tohoto druhu.

text: Jan Petrš, foto pavilonu: © ICD/ITKE University of Stuttgart, brouků: Udo Schmid, 2014, CC BY-SA 2.0