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ICD/ITKE Forschungspavillon, Universität Stuttgart, Achim Menges, Jan Knippers

Fasern neu gedacht: Der Weg zu einer Konstruktionssprache

Forschungspavillon 2012: Ausgangspunkt für den ICD/ITKE Forschungspavillon 2012 bildete die Entwicklung einer an die Erfordernisse des Bauwesens angepassten Fertigungsmethode des robotischen Wickelns von Carbon- bzw. Glasfasern auf einem rotierenden Stahlrahmen sowie der dazugehörigen computerbasierten Entwurfs- und Simulationsverfahren. Ziel des Entwurfs war es, die lokale Ausdifferenzierung der Festigkeitseigenschaften der Außenskelette des Hummers mit faserverstärkten Kunststoffen abzubilden, deren Anisotropie von Beginn an in den computerbasierten Entwurfs- und Fertigungsprozess zu integrieren und daraus neue tektonische Möglichkeiten für die Architektur abzuleiten. Dies führte zu einer leistungsfähigen Struktur, die mit einer Laminatstärke von 4 mm eine Spannweite von 8 m erreichte.

Forschungspavillon 2013-14: Ziel des ICD/ITKE Forschungspavillons 2013-14 war die Entwicklung eines Wickelverfahrens für modulare, doppelschalige und damit statisch noch leistungsfähigere Faserverbundstrukturen, bei dem der erforderliche Formenbau auf ein Minimum reduziert und dennoch eine geometrische Variation der Module möglich war. Dafür wurden zunächst in Kooperation mit Biologen der Universität Tübingen die Konstruktionsprinzipien natürlicher Leichtbaustrukturen untersucht und abstrahiert. Diese wurden dann auf ein Verfahren übertragen, bei dem zwischen zwei korrespondierenden Robotern mit austauschbaren Wickelrahmen eine stationäre Faserquelle angeordnet war.  

Forschungspavillon 2014-15: Bei dem die Serie abschließenden ICD/ITKE Forschungspavillon 2014-15 wurde die Integration einer wasserdichten Hülle untersucht. Hierfür steift ein Roboter eine zunächst weiche, mit Luftdruck gestützte Folienhülle durch von innen aufgeklebte Carbonfasern schrittweise aus. Nach dem Aushärten des Harzes wurde der Luftdruck abgelassen, sodass eine extrem leichte Faserverbundschale mit wasserdichter Hülle entstand, die neue Entwurfsmöglichkeiten für die Architektur erschließt. Als biologisches Vorbild diente die Wasserspinne, die nahezu ihr gesamtes Leben in einer Luftblase unter Wasser verbringt und diese von innen mit einem Netz versteift. 

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Weitere Informationen
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Forschungspavillon 2012

Fertigstellung: November 2012
Grundfläche: 29 m²
Rauminhalt: 78 m³
Konstruktionsgewicht: 5,6 kg/m²
Material: Mischlaminat bestehend aus Epoxidharz und 70% Glasfaseranteil + 30 % Kohlenstofffaseranteil

Forschungspavillon 2013-14
Fertigstellung: März 2014
Grundfläche: 50 m²
Rauminhalt: 122 m³

Forschungspavillon 2014-15
Fertigstellung: Juni 2015
Grundfläche: 40 m²
Rauminhalt: 130 m³
Spannweite: 7.5 m
Raumhöhe: 4.1 m
Konstruktionsgewicht: 280 kg

Dieser Artikel ist aus dem Heft:
DETAIL 12/2015
Hybride Konstruktionen

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