competitionline campus 2021

Das Projekt in einem Satz
Das Studienprojekt untersucht demonstrativ Potentiale und Grenzen innovativer Fertigungstechnologien und Konstruktionsmethoden im Kontext des Bauwesens zur Realisierung gekrümmter Leichtbaustrukturen.

Warum ist das Projekt besonders einzigartig?
Alleinstellungsmerkmal unserer Projektbearbeitung ist die Anwendung einer digital-vollautomatisierten Prozesskette, bestehend aus parametrisch-gestützter Knotengenerierung und deren anknüpfender additiver Fertigung.

Projektbeschreibung
SwayingStraws ist eine Konzeptstudie zur baulich-konstruktiven Realisierung variabel gekrümmter, einlagiger Fassaden- und Dachkonstruktionen. Sie zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass in der Struktur seriell gefertigte Standardbauteile mit additiv-automatisiert gefertigten Elementen kombiniert werden. Alle Stäbe können daher trotz Krümmung der Gesamtstruktur die gleiche Länge haben. Die amorphe Form des Stabwerks wird allein durch kompakte, geometrisch individuelle Knotenverbinder realisiert.

Durch Nutzung des Prinzips der doppelten Krümmung, lassen sich anspruchsvolle Fassaden- und Dachkonstruktionen beanspruchungsaffin und hochgradig materialeffizient realisieren. Doch auf Grund teils tradierten zeit- und personalintensiven Fertigungsmethoden der Bauwirtschaft, scheitert dies heutzutage oft an wirtschaftlichen Randbedingungen.

Die Herausforderung bestand daher im Generieren und prototypischen Testen einer durchgängig digitalen Prozesskette vom Entwurf bis zur Fertigung geometrisch individueller Knotenelemente mit dem übergeordnetem Ziel, perspektivisch deutlich zeit- und ressourceneffizienter bauen zu können.

Als Konzeptstudie ausgelegt, ist der Demonstrator 2,36 m hoch und hat am Fuß einen Durchmesser von 80 cm. Die Netzstruktur besteht aus 320 identischen, geraden Stäben. 160 geometrisch individuelle Knotenelemente nach dem Prinzip „ParaKnot3D“ verbinden je 4 Stäbe. Ausgehend von den formbeschreibenden Parametern der Netzstruktur wird die Volumengeometrie auf der Grundlage eines Algorithmus für jeden einzelnen Knoten automatisiert konstruiert. Im Anschluss werden die Daten zur Geometrie an additive Fertigungsmaschinen (3-D Drucker) übergeben, welche die Knoten in ihrer Komplexität herstellen können. Somit ergibt sich hier eine Produktionskette von automatisierten Fertigungsmethoden, welche exemplarisch einen Entwicklungsvektor der Bauindustrie setzen soll.