Abstract

Advancements in computational tools are offering designers the possibility to change their relationship with materials and establishing new synergies between matter, form and behaviour. This work explores this paradigm by introducing the use of auxetic metamaterials, specifically engineered to obtain properties beyond those found in nature, to generate structures with adaptive curvature obtained from planar construction elements. It is discussed how through programming an initial geometry with the strategic negotiation of several geometrical parameters it is possible to control finely the structural and morphological features of a structure. The paper presents approach, tools and methods for designing auxetics for large scale applications, and use them to create heterogeneous active-bending structures.

O artigo investiga a potencial aplicação de estruturas auxéticas na arquitetura através da combinação de métodos de desenho computacional e Manufatura Aditiva (MA). Essa classe de materiais apresenta comportamento interessante relacionado à característica pouco comum de possuir coeficiente de Poisson negativo, ou seja, ao contrário de outros materiais, quando tracionados expandem-se transversalmente e quando comprimidos contraem-se transversalmente. Explora-se um novo campo de pesquisa e design onde diferentes arranjos de auxéticos são estudados com intuito de informar um processo de form-finding de estruturas de cascas nervuradas sinclásticas de flexão-ativa (bending-active). Metodologias computacionais foram empregadas para visualizar o comportamento dinâmico destas estruturas utilizando Sistemas Massa-Mola. Princípios para o projeto e fabricação de cascas nervuradas auxéticas são investigados através de fabricação aditiva em diferentes escalas. Este processo é empregado para produzir modelos em escala úteis para a compreensão do comportamento auxético, assim como visionar a fabricação de mega-estruturas auxéticas com organização micro estrutural ótima. A resistência à flexão destes sistemas é cautelosamente controlada pelo uso de arranjos de enchimento variável informados por análise estrutural. Finalmente, é proposto um protótipo de casca nervurada em tamanho real como estudo de caso, em conjunto com um novo conceito para sua construção em fabricação aditiva in situ.

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