Tailored Platz 2

Strukturoptimierung durch Faserorientierung in Naturfaserverbundstoffen

Timo Sippach / Universität Stuttgart
Leitkonzept
Der architektonische Lebenszyklus verbraucht zu viele Rohstoffe und erzeugt zu wenig wiederverwertbare Endstoffe. Dieses Paradigma des „take, make, waste“ muss durch nachhaltigeres Handeln ersetzt werden. Das Projekt knüpft an dieser Idee an. Es ist eine Tragstruktur, die mit minimalen Materialverbrauch maximale Lastaufnahme ermöglicht. Durch Kombination biologischer Rollenbilder, Materialien und interdisziplinären Herstellungsmethoden entsteht die innovative Optimierung eines Leichtbauelements. Die Form definiert sich durch dynamische Sprache, welche sich aus Wissenstausch von Architektur, Polymer- und Materialforschung ableitet. Das Projekt vereint effizientes Planen mit Material, Struktur und Fabrikation und bildet einen Know-How-Transfer für Architekten und Ingenieure.
 
Anwendungen
Das Projekt reagiert auf Probleme der nachhaltiger Planung und Ausführung in der Architektur. Topologie-Optimierung ist das Bindeglied von Rohstoff- und Struktureffizienz, sowie künstlerischem Formausdruck. Das Entwurfselement übernimmt diverse Rollen, die über reine Tragfunktion hinausgehen. Die Wahl von Flachsfaserkompositen als Werkstoff der Struktur unterstreicht die umweltfreundliche Revolution im architektonischen Raum. Stromlinienförmigkeit des Fasermaterials ermöglicht die Verästlung und die physische Leichtigkeit der Form.
 
Kontext
Der Entwurf beansprucht keine örtliche Bindung. Das Design kann urbanes Möbel, sowie tragendes Element von Gebäuden sein. Die Ausbildung des Maßstabs variiert je nach Kontext. In Museen und Hallen verstärkt eine fixe Installation die Inszenierung von Ausstellungen. Temporär ist die Nutzung in urbanen Events, wie Theatern und Konzerten sinnvoll.
 
Emotion
Die Anordnung des Elements verbindet, trennt, oder erweitert Raum und erzeugt visuelle und haptische Erfahrungen. Die Gestalt des Entwurfes definiert sich durch geschwungene Formführung und achsensymmetrische Geometrie. Eine Verjüngung der Gabelungen erzeugt die Präsenz der Leichte. Die tektonische Freiform wird durch organische Ordnung und Proportion korrigiert und in einen harmonischen Gleichgewichtszustand geführt. Das dunkle Material verleiht dem Projekt eine anmutige und seriöse Aura. Die Faserorientierung im Werkstoff gibt fachfremden Betrachtern die Grundkenntnisse der Lastabtragung.
 
Morphologie - Material - Produktion
Die Topologieoptimierung in Phytoplankton ist durch last-spezifische Materialbildung Vorbildfunktion. Dies wird im Entwurf durch numerische Formfindung mit Parametern wie Lasten, Auflagern und Material übersetzt. Dadurch entsteht die strukturoptimierte Form. Die hauptspannungsaxiale Orientierung der Bio-Fasern innerhalb des nachhaltigen Werkstoffes führt zur maximalen Lastaufnahme. Fabrikation mit Tailored Fibre Placement ermöglicht präzise und repetitive Legung der Fasern. Das führt zu Querschnittoptimierung und Rohstoffminimierung.

Campus Masters Wettbewerb


Januar / Februar 2020

Facts

Hochschule:
Universität Stuttgart

Lehrstuhl:
ITKE / Prof. Dr. Hanaa Dahy

Präsentation:
21.10.2019

Abschluss:
Master

Rubrik:
Experimentelle Entwürfe

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