計算機設計協(xié)會（簡稱ICD）和建筑結構和結構設計協(xié)會(ITKE)一起在斯圖加特大學繼續(xù)他們的帳篷研究系列。該項目的設計和建造方法是基于水紡蛛建造巢穴的方法——這種生物生命中大部分時間都待在水中，因此為了生存它會建造一種加強的氣泡。

起初，水紡蛛會先建造水平的片網(wǎng)，將氣泡放置在片網(wǎng)下方，最終通過在內部布置分層的纖維從而起到加強結構的作用。這種安全且穩(wěn)固的棲息地可以抵抗嚴酷的自然環(huán)境。其建造過程顯示出如何利用合適的裝配策略創(chuàng)造出有效的纖維增強結構。ICD/ITKE的2014-15項目研究團隊檢驗了這種建造過程，通過分析、提煉，將這種行為方式轉變成了工藝性的制造過程。

為了將這種生物系統(tǒng)應用到建筑建造中，在乙烯材質的氣承膜結構中放置了一臺工業(yè)機器人。通過在內部必要的地方布置碳纖維，將這種最初容易彎曲的結構逐漸增強成自承重結構。最終這種膜殼形成了具有獨特建筑品質的可居住帳篷，同時成為了一種材料得到高度利用的結構。

↑最初容易彎曲的結構逐漸增強成自承重結構

在建造過程的最初階段，通過計算機形式算法得到膜殼幾何形式和主要纖維束位置。這種方法可以讓設計師將各種結構參數(shù)操控融入到纖維束的方向和密度中。

對應于這一點，為了進行柔性膜內部碳纖維加強作業(yè)，開發(fā)了一種典型的機器人自動裝配工藝。充氣結構不斷變化的剛度和由此產生的波動為機器人控制帶來了特有的挑戰(zhàn)。為了適應這些參數(shù)變化，當前的位置和接觸力都會通過嵌入式傳感器進行記錄，并實時傳入機器人，在實際生產情況和控制代碼生成之間能夠做到實時反饋。

↑有選擇性的在需要加強的地方應用碳纖維

通過先進的計算機設計、仿真和生產工藝，ICD/ITKE的該項目展示了這種新穎建造方法的潛力。這樣得到的不僅僅是一種特別的高效利用材料的建造方法，也是一處創(chuàng)新的、動態(tài)的建筑范例。

↑膜殼形成了具有獨特建筑品質的可居住帳篷

↑設計團隊檢驗了水紡蛛網(wǎng)狀建造過程

↑生物的行為方式被轉化成為一種技術制造方法

↑這個結構顯示了將生物系統(tǒng)到建造過程的應用

↑展館展示了新穎建筑方法的潛力

↑最終得到的是有效的材料和一處創(chuàng)新的、動態(tài)的建筑范例

↑該建筑方法基于水紡蛛水下建造巢穴的方法

↑概念裝配方法：（1）充氣式膜結構（2）機器人從內部采用碳纖維增強膜結構（3）固定復合外殼

↑復合外殼的有限元分析

↑基于主體的設計工具越過多種設計參數(shù)以決定纖維分布路徑

↑實體纖維布置過程

↑水紡蛛從內部加強氣泡

↑機器人完成纖維增強的氣承結構

↑機器人完成纖維增強的氣承結構