Freiform-Glasfassaden durch Virtual Reality optimieren

Mit den stetigen Entwicklungen und neuen Forschungsprojekten in der Glasindustrie steigen auch die Möglichkeiten für die Gestaltung von Glasfassaden rapide an. Für Architekten besonders interessant ist die Entwicklung, nun auch freie Formen – die noch vor wenigen Jahren fast undenkbar waren – in Glas zu realisieren. Besonders bei spiegelnden Glasfassaden spielen jedoch die realen Rahmenbedingen von Produktbeschaffenheit, Toleranzen und Montageaspekten eine enorme Rolle. Ein perfektes und geschöntes Rendering entspricht häufig nicht optimal dem später gebauten Objekt. Für die Planer von ABT Consulting Ingenieure muss jedoch eine optimale VR-Umgebung auch die baulichen Aspekte bereits im Vorfeld abbilden, um dem später gebauten Objekt so nah wie möglich zu kommen. Eines der gewählten Beispiele ist die von MVRDV entworfene, doppelt gekrümmte Fassade des Depot Boijmans van Beuningen, das als Kunstdepot mit Ausstellungshallen in Rotterdam realisiert wird. Das sphärisch geformte Gebäude soll als großer Spiegel fungieren. Die Herausforderung ist dabei die optimale Ausrichtung des Glases, um – einschließlich Toleranzen – als eine glatte und einheitliche Oberfläche zu erscheinen. Mithilfe von parametrischem Design und Virtual Reality konnten Planer und Bauherr bereits im Vorfeld detailliert bestimmen, welcher Grad an Fertigungstoleranzen, an Fugenbreite oder an Paneelabweichungen sowohl gestalterisch als auch finanziell akzeptabel ist. Je komplexer eine mehrfach gekrümmte Form ist, desto stärker fallen bei glatten Glasfassaden Fertigungstoleranzen ins Gewicht. Bei spiegelnden Glasfassaden sind Fugen entweder als Schatten sichtbar oder führen zu Reflexionsverzerrungen. Durch den Einsatz von Virtual Reality können bereits am digitalen Modell die unvermeidlichen Unvollständigkeiten des realen Objekts berücksichtigt und bearbeitet werden. Wegen der Komplexität der Fassade wurde die Form der Fassadenpaneele des Depot Boijmans van Beuningen mittels parametrischer Gestaltung durch eine rechnerische Designlösung entwickelt. Alle Elemente der Vorhanghangfassade sowie die einzelnen Glasscheiben wurden per mathematischer Definition gestaltet. Dieser parametrische Ansatz bietet eine flexible Projektbearbeitung, die eine einfache Modifikation und Verbesserung der Form ermöglicht. In einem iterativen Designprozess wurden so unterschiedliche Fassadenvarianten erstellt. Die Überprüfung dieser Varianten mithilfe von Virtual Reality-Erlebnissen gab den Planern eine sofortige Entscheidungsbasis. Bei dem Projekt konnten so vielfältige Designthemen wie beispielsweise die Paneelverteilung oder die Fugenbreite ermittelt werden. Bereits am Modell wurde über Fertigungstoleranzen bei der Produktion, über Toleranzen in der Krümmung und Abweichungen bei Plattenbreite, -höhe und -dicke diskutiert. Auch vielfältige Fehler und Toleranzen durch das Biegen des Glases, den Laminierungsprozess oder die Beschichtung konnten vorab berücksichtigt werden. Möchte man all diese Aspekte bereits in der Planungsphase in das ästhetische Gesamturteil miteinbeziehen, lautet das Fazit der Auseinandersetzung von ABT Consulting Ingenieure, ist die Arbeit an einen VR-Modell der einzige Weg, die reale Bauqualität des Gebäudes zu definieren, bevor der eigentliche Bau beginnt. In Zukunft wird es viele Projekte geben, die von diesem erweiterten Designprozess profitieren könnten. Das Erleben der Unterschiede zwischen der theoretisch perfekten Fassade im Rendering und der letztendlich realen Glasfassade mit Toleranzen und realen Material- und Produktspezifika bereits im Planungsprozess, kann dazu beitragen die Qualität der Gebäude zu erhöhen. Das reale Objekt und das “as built” VR-Modell nähern sich dadurch immer weiter an.