Selbstforming maßschneidern - Herstellung und Simulation mebranaktivierter, biegesteifer und gradienter Komposite
Ziel dieser Forschung ist die Entwicklung eines Materialsystems einer vorgespannten Membran mit integrierten, biegesteifen Kompositen und höchst differenzierter Steifigkeit, deren Materialverhalten den Formierungsprozess von einer flachen 2D zu einer doppelt gekrümmten 3D-Geometrie antreibt. Als digitale Fabrikationstechnik wird die maßgeschneiderte Faserplatzierung angewendet, um Faserkomposit-Biegeelemente auf die vorgespannte, stark dehnbare Membran aufzubringen, die als Trägermaterial dient. Die Selbstfomung wird durch das Nachlassen der in die Membran eingeführten Vorspannung erzeugt, die so als Aktuator dient. Die Interaktion der Kräfte, des Materials und hauptsächlich das Faserlayout werden das geometrische Ergebnis der doppelt gekrümmten Fläche definieren.
Das Hauptaugenmerk dieser Forschung liegt auf der Analyse und Enthüllung dieser Interaktion und dem Erlangen der Kontrolle über diesen Formungsprozess. Auf diese Weise können wir den Entwurfsraum des Materialsystems bestimmen und einen 'Entwurf zur Produktions-Rahmen' erstellen. Nachdem wir diese auf dem Materialverhalten basiernde Art des Systems haben, ist die Ermittlung der Skalierbarkeit und tragkonstruktiven Leistungsfähigkeit essentiell, um das Potential und die Beschränkungen der vorgeschlagenen doppelt gekrümmten Kompositflächen für Anwendungen in der Architektur zu identifizieren. Das vorgeschlagene Materialsystem der Selbstfornung bietet den Vorteil, leichte, maßgeschneiderte, doppelt gekrümmte Flächen mit variablen Krümmungen zu bilden mithilfe von schneller, digitaler Fabrikation und ohne Schalung, in einem Umformungsschritt.
Kontakt: Lotte Aldinger, Georgia Margariti
Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Dr.‐Ing. Jan Knippers
Institut für Computerbasertes Entwerfen und Baufertigung – Prof. Achim Menges
Betreuer
Axel Körner, Seiichi Suzuki Erazo