timbRfoldR: Biegeaktive Systeme zugänglich machen in Planung, Fertigung und Montage
2020, Okan Basnak, Maximillian Klammer, Gabriel Rihaczek
In dieser Forschungsarbeit wird untersucht, wie die Umwandlung eines Strukturelements die Effizienz der Konstruktion bei der Herstellung, der Montage, dem Transport und der Errichtung erhöhen kann. Die gebogene Faltung wird eingesetzt, um ein Strukturelement von einem flachen in einen dreidimensionalen, biegeaktiven und tragenden Zustand zu bringen. Während biegeaktive Strukturen die flache Herstellung mit einer starken Krümmung und damit struktureller Effizienz kombinieren, ermöglicht die gekrümmte Faltung eine enorme Beschleunigung der Montage, indem sie die Notwendigkeit einer mühsamen Montage gebogener Platten im dreidimensionalen Raum eliminiert.
Auf Systemebene werden das kinematische Verhalten von volumetrisch gekrümmten, liniengefalteten Strukturen und deren konstruktive Grenzen untersucht. Es wird eine Strukturelementtypologie mit geschlossenem Querschnitt entwickelt, die eine effiziente Materialnutzung durch Strukturtiefe ermöglicht. Es wird ein spekulativer Überblick über die Vielfalt der räumlichen Bauteilkonfigurationen gegeben. Computergestützte Designwerkzeuge werden eingesetzt, um das Faltverhalten zu simulieren und dadurch die Transformation der Struktur vorherzusagen.
Darüber hinaus wurde ein kinetischer Prototyp in Form eines Brückenträgers realisiert, um die Machbarkeit des Faltens und Biegens gekrümmter Linien in architektonischem Maßstab zu beweisen. Ein Schwerpunkt lag auf der detaillierten Entwicklung von maßgeschneiderten Tischlerarbeiten, digitaler Fertigung, Montage und Betätigungsmethoden speziell für Holzplatten, die es ermöglichten, die Produktion in die bestehende Fertigungsinfrastruktur zu integrieren. Eine Finite-Elemente-Analyse-Software wurde eingesetzt, um die strukturelle Kapazität zu bewerten und Konstruktionsentscheidungen zu treffen. Außerdem wurden die Biege- und Torsionsgrenzen des gewählten Sperrholzmaterials berücksichtigt, um den Konstruktionsspielraum zu begrenzen. Nach dem Umformungsprozess, der an sich reversibel ist, wurde die Struktur durch ihr eigenes bistabiles Verhalten im räumlichen Zustand fixiert.
ITECH M.Sc. Thesis Projekt 2020: timbRfoldR: Biegeaktive Systeme zugänglich machen in Planung, Fertigung und Montage
Okan Basnak, Maximillian Klammer, Gabriel Rihaczek
Betreuer der Masterarbeit: Riccardo La Magna, Axel Körner
Prüfer: Prof. Jan Knippers
Co-Prüfer: Prof. Achim Menges
Website: https://www.okagama.eu/