La Scuola Tessile Texoversum dell'Università di Reutlingen è un centro di insegnamento, ricerca e innovazione. Il nuovo edificio Texoversum fa parte di un più ampio piano di espansione del campus universitario e presenta una facciata intrecciata altamente espressiva e all'avanguardia. Frutto della collaborazione tra lo studio di architettura Allmannwappner di Monaco di Baviera, lo studio di architettura Menges Scheffler Architekten di Francoforte e gli ingegneri strutturali Jan Knippers Ingenieure di Stoccarda, il Texoversum è il primo edificio del suo genere con una facciata di piastrelle in fibra di vetro e carbonio intrecciate. La notevole struttura pone il tessile all'avanguardia dello sviluppo tecnologico.
Il tema progettuale della Texoversum School of Textiles è rappresentato dalla sua singolare facciata intrecciata e dall'intreccio interno delle sue diverse funzioni. Per gli studi coinvolti nella progettazione e nella costruzione dell'edificio, "il concetto architettonico si basa su un esame multiforme del tema dell'architettura tessile". Inoltre, Texoversum "si pone come simbolo del potenziale futuro dei materiali innovativi a base di fibre e delle tecniche tessili". La facciata in fibra di carbonio e vetro, davvero unica nel suo genere, è realizzata con un processo di avvolgimento robotizzato. Ogni singola piastrella è realizzata su misura e può essere regolata in base alle sue esigenze funzionali. Le piastrelle sono progettate sulla base di cinque modelli e la loro disposizione segue il percorso del sole. La disposizione sfalsata consente di massimizzare la vista.
Creazione di una facciata di piastrelle in fibra di vetro e carbonio intrecciata
Il professor Achim Menges è direttore dello studio Menges Scheffler Architekten e direttore fondatore dell'Istituto di progettazione e costruzione computazionale dell'Università di Stoccarda. Menges è un esperto nello sviluppo della progettazione integrativa all'intersezione tra metodi di progettazione computazionale, produzione e costruzione robotizzata e sistemi avanzati di materiali e costruzioni. Specialista della progettazione della facciata intrecciata di Texoversum, Menges spiega il processo di creazione delle piastrelle in fibra di carbonio e vetro:
"I componenti dell'edificio sono prodotti mediante l'avvolgimento robotico di filamenti senza anima (RCFW), un nuovo approccio di produzione additiva sperimentato e sviluppato all'Università di Stoccarda. I filamenti fibrosi vengono posizionati liberamente da un robot tra due impalcature di avvolgimento rotanti. Durante questo processo, la forma predefinita del componente edilizio emerge dall'interazione dei filamenti, eliminando la necessità di stampi o anime (la RCFW è una tecnologia che elimina le casseforme). Ciò consente di ottenere una forma su misura e una stratificazione individuale delle fibre per ogni componente, senza alcuno svantaggio economico".
Dall'alto in basso: processo di avvolgimento robotizzato (sottostruttura, fibre di vetro, fibre di carbonio); elementi di facciata; elementi angolari; elementi di copertura.
"L'RCFW è un processo unico perché non richiede stampi e non produce scarti", spiega Menges. "È stato utilizzato fino all'ultimo centimetro del filamento". Gli elementi della facciata sono stati prodotti da FibR GmbH, un'azienda nata dalla ricerca dell'Università di Stoccarda.
La facciata è esteticamente gradevole, con un design che simboleggia l'industria tessile. L'uso di una semplice combinazione di colori bianco e nero è classico e di grande effetto. "Durante la produzione, viene generato un reticolo di fibre di vetro bianche, sul quale vengono posizionate le fibre di carbonio nere dove sono strutturalmente necessarie", spiega Menges. "In questo modo si ottengono componenti altamente adattati al carico con un aspetto architettonico particolarmente distinto".
Una facciata autoportante
Nel suo studio di architettura, Menges adotta un approccio interdisciplinare che prevede la collaborazione con l'ingegneria strutturale, l'informatica, la scienza dei materiali e le scienze sociali. "La facciata è parte integrante dell'espressione architettonica dell'edificio come centro di ricerca e innovazione tessile, nonché dell'ingegneria ambientale del progetto e della relativa strategia di comfort interno", spiega. "Costituisce la protezione solare esterna dell'edificio, che deve soddisfare severi requisiti di ombreggiatura in conformità con il codice edilizio tedesco. Inoltre, la facciata autoportante incornicia la vista sul paesaggio circostante".
Spiegando la natura autoportante delle piastrelle di facciata, Menges afferma: "Gli elementi in fibra si induriscono dopo il processo di avvolgimento, dando vita a componenti strutturali compositi che vengono ancorati alle lastre di cemento dell'edificio. Gli elementi in fibra autoportanti forniscono le balaustre strutturali per i balconi". In termini di costruzione, Menges prosegue: "La facciata è stata installata elemento per elemento con attrezzature edili semplici, come i pick-up. Grazie al peso ridotto di ciascun elemento - meno di 30 chilogrammi (66 libbre) - e alla loro elevata precisione, l'installazione è stata molto semplice."
Aperture di facciata
Le piastrelle della facciata si basano su cinque modelli predeterminati, la cui composizione collettiva crea l'aspetto distintivo della struttura: con una qualità quasi permeabile, le piastrelle offrono una vista senza ostacoli verso l'esterno. Menges spiega che: "Le aperture centrali emergono nel processo di avvolgimento robotizzato - sono finemente sintonizzate per fornire viste senza ostacoli e incorniciate, considerando l'altezza degli occhi delle persone sedute e in piedi".
"Allo stesso tempo, la distribuzione delle aperture e la densità della rete in fibra sono state progettate per soddisfare i requisiti di ombreggiamento basati su simulazioni complete. Ad esempio, la risposta ai requisiti di ombreggiatura è evidente nelle piccole aperture e nell'alta densità di fibre agli angoli dell'edificio, perché le stanze d'angolo sono esposte a maggiori carichi solari. La densità e l'orientamento della fibra di carbonio sono stati progettati per soddisfare i requisiti strutturali locali e globali. Un metodo di progettazione computazionale ci ha permesso di negoziare questi criteri di prestazione architettonica, strutturale e ambientale, facendoli convergere in cinque tipi di elementi in fibra".
"Una grande sfida
In un edificio che è il primo nel suo genere, Menges e il suo team hanno dovuto garantire che fosse adatto allo scopo, ponendo così una sfida. "Il passaggio dalla ricerca accademica all'Università di Stoccarda alla pratica ha rappresentato una grande sfida", spiega Menges. "Avevamo già costruito con successo diversi modelli di ricerca, ma per il Texoversum, un edificio permanente, abbiamo dovuto soddisfare per la prima volta tutti i requisiti delle autorità edilizie tedesche. A tal fine, è stato necessario eseguire test approfonditi per dimostrare il comportamento a lungo termine allo scorrimento, la resistenza agli agenti atmosferici, la resistenza al fuoco e così via".
"Il design distintivo della facciata è il risultato della profonda integrazione e dell'attenta negoziazione dell'espressione architettonica prevista, delle tracce del processo di materializzazione unico e della materialità specifica dei filamenti. L'insieme di questi elementi determina le intricate caratteristiche tessili della facciata, la relativa modulazione della luce e dell'ombra e le prestazioni strutturali e fisiche dell'edificio richieste", spiega Menges. "Poiché i processi di progettazione, ingegnerizzazione e fabbricazione sono completamente digitali, siamo stati in grado di collaborare strettamente con gli ingegneri consulenti del progetto fin dall'inizio. Abbiamo condiviso modelli di progettazione e di simulazione con un livello di dettaglio sempre più elevato, in modo da orientare i nostri intenti progettuali integrando iterativamente l'ingegneria strutturale, la fisica degli edifici e la fabbricazione robotizzata nell'avanzamento del progetto".
La struttura interna del Texoversum
Il tema della permeabilità e della connessione continua all'interno del Texoversum. Con una superficie lorda di 4.112 metri quadrati (44.261 piedi quadrati), il progetto e la costruzione degli interni di Texoversum consistono in una disposizione aperta e trasparente su più livelli. I piani sono sfalsati a intervalli di mezzo livello e "intrecciati visivamente" nell'atrio. L'edificio dispone anche di un'ampia terrazza sul tetto.
Gli spazi industriali puliti sono incorniciati dalla facciata intrecciata, le cui aperture, accuratamente posizionate, offrono una vista sull'esterno. Queste stesse aperture offrono alle persone all'esterno uno scorcio del mondo interno di Texoversum.
Südwesttextil, una federazione per il commercio e l'occupazione nell'industria tessile della Germania sud-occidentale, ha donato l'edificio del Texoversum all'Università di Reutlingen.
