Rekonfigurierbare Tensegrity-Systeme

Das Projekt 'Rekonfigurierbare Tensegrity-Systeme' untersucht die Möglichkeiten, die Prinzipien von Tensegrity zu benutzen, um ein Konstruktionssystem schaffen, das sich selbst umgestalten kann. Die Forschung beginnt mit dem Verständnis der grundlegenden Tensegrity-Regeln, führt dann weiter zur Untersuchung von Methoden, Tensegrity-Konstruktionen umzugestalten und endet im Bau eines Prototypen.

Es gibt drei Zielvorgaben in diesem Projekt: Umgestaltbarkeit, Reaktionsfreudigkeit, Anwendbarkeit. Die Konstruktion kann zahlreiche architektonische Räume, unterschiedliche Beleuchtungs- oder Belüftungsbedingungen bieten. Zusätzlich ist das System transportabel und kann an bestehenden Konstruktionen installiert, z.B. als Vordach oder als selbsttragende Teltkonstruktion eingesetzt werden. Das kann mit dem selben Komponentenlayout, aber unterschiedlichen Verankerungsmethoden erreicht werden.

Tensegrity ist ein einzigartiges tragkonstruktives System, das aus fortlaufenden Zugstäben und unterbrochenen Druckstäben besteht. Jeder Stab im System nimmt sowohl Zug- als auch Drucklasten auf. Wegen dieses speziellen tragkonstruktiven Verhaltens entwickelt das Projekt eine geometriebasierte Herangehensweise, um die Gleichgewichtszustände des Systems anzunähern.

Der Arbeitsbereich konzentriert sich auf ein paralleles Spreizenlayout mit vier Zugstäben, die an jedem Ende der Spreizen befestigt sind. Die Umgestaltung wird durch die Längenänderung der Spreizen erreicht. Der Ansatz, die Spreizenlängen zu variieren, wurde nicht nur gewählt, weil es weniger Spreizen als Seile gibt, sondern weil eine Veränderung der Spreizen merklich mehr Einfluss auf die gesamte Geometrie hat. Für die kinematischen Studien wurde Kangaroo 2 verwendet, um zu verstehen, wie das System die Form anpasst, wenn eine Spreizenlände variiert.

Auf der Grundlage der Erkenntnisse, die aus den geometrischen Studien gewonnen wurden, wurde ein Prototyp mit 13 Einheiten Entworfen und produziert. Die Druckstäbe (Spreizen) sind pneumatische Aktuatoren und die Zugstäbe werden durch biegsame Polycarbonatpanele ersetzt. Das Hauptmerkmal dieses Projekts ist es, das das System nur aus zwei Elementen besteht: Aktuatoren und Panelen.

Erstere aktivieren die Konstruktion, während sie gleichzeitig Drucklasten aufnehmen, wohingegen die Panele die Verschattung übernehmen und als Zugstäbe fungieren. Das System kann durch die Nutzung der Tensegrity -Prinzipien kontroliiert und in die gewünschte Form gebracht werden. 

Kontakt: Kuan-Ting Lai

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Dr.‐Ing. Jan Knippers
Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung – Prof. Achim Menges

Betreuer
Anja Mader, Axel Körner