Kontrollierte Anisotropie: Eine Entwurfs-Fertigungsmethode für komplexe Holzkonstruktionen
Tzu-Ying Chen, Lior Skoury, Simon Treml
Das Projekt Controlled Anisotropy bietet eine neuartige Design-Fertigungs-Methode zur Steigerung der Materialeffizienz in komplexen Holzstrukturen, indem es den Grad der Kontrolle über die Faserausrichtung mit kontinuierlichem faserverstärktem 3D-Druck erhöht. Die Steuerung der Anisotropie kann in verschiedenen modernen komplexen Holzstrukturen beobachtet werden, bei denen die Elemente so gestaltet sind, dass die Holzfasern auf die herrschenden Kräfte ausgerichtet sind. Mit den heutigen Konstruktionsmethoden ist es jedoch nicht möglich, die Faserausrichtung in kritischen Verbindungsbereichen besser zu kontrollieren, was dazu führt, dass das Holz in ungünstigen Richtungen belastet wird. In diesem Projekt wird eine kompliziertere Anisotropiekontrolle angestrebt, indem Flachsfasern in 3D-gedruckte Verbindungen gewebt werden, um einzelne Holzelemente wieder miteinander zu verbinden. Durch Ausnutzung der großen geometrischen Freiheit, die die 3D-Drucktechnologie bietet, konnte eine kompliziert gestaltete Fasersyntax an den Kreuzungspunkten der Streben realisiert werden. Die gut verteilte Faser-Holz-Schnittstelle könnte ebenfalls die Spannungskonzentration reduzieren und kleinere Holzquerschnitte ermöglichen, was insgesamt zu einem geringeren Materialverbrauch führt. Durch die Kombination von Holz und faserverstärktem 3D-Druck mit einer digitalen integrierten Design-Fertigungsmethode könnte eine höhere Auflösung der kontrollierten Anisotropie in komplexen Holzstrukturen erreicht werden. Dieser Ansatz ermöglicht eine höhere strukturelle Effizienz, erweiterte Gestaltungsmöglichkeiten und einen materialgerechten architektonischen Ausdruck.
ITECH M.Sc. Masterarbeit 2021: Kontrollierte Anisotropie: Eine Entwurfs-Fertigungsmethode für komplexe Holzkonstruktionen
Tzu-Ying Chen, Lior Skoury, Simon Treml
Betreuer: Hans-Jakob Wagner (ICD), Jorge A. Christie Remy-Maillet (ITKE)
Prüfer: Prof. Achim Menges und Co-Prüfer: Prof. Dr. Jan Knippers