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A: Entwurfs- und Planungsmethodik

A02 – Entwicklung integrativer Entwurfsverfahren und computerbasierter Entwurfswerkzeuge für adaptive Strukturen und deren digitale Fertigung

Welche Methoden, Verfahren und Werkzeuge sind notwendig, um Gebäude gemäß den Anforderungen adaptiver Hüllen und Strukturen im Austausch mit anderen beteiligten Disziplinen architektonisch zu planen? Dieser und weiteren Fragen soll Teilprojekt A02 nachgehen.
[Foto: ICD]

Ziel ist es, die gewonnenen Entwurfsprinzipien dem planenden Architekten als Teil eines ganzheitlichen Planungsprozesses verfügbar zu machen und diesen innerhalb seines Einfluss- und Kompetenzbereichs im Gesamtprozess aktiv zu unterstützen. Dafür soll eine prototypische Planungsumgebung realisiert werden, in der im Rahmen einer adaptiven Gebäudeinformationsmodellierung adaptive Strukturen ganzheitlich beschrieben werden können.

Folgende Fragestellung wird im vorliegenden Teilprojekt wissenschaftlich untersucht:

  • Welche computerbasierten Verfahren und Werkzeuge eignen sich dazu, die Prinzipien der Adaptivität und ihrer baulichen Umsetzung in die Vorentwurfs- und Entwurfsphasen zu integrieren?

Wesentlich ist, die konstruktiven, gestalterischen und performativen Möglichkeiten der Adaptivität in den frühen Planungsphasen zu antizipieren. Dies schließt ein, Gebäude in einem die Adaptivität berücksichtigenden Planungs- und Informationsmodell ganzheitlich zu beschreiben sowie zu modellieren.

Bestehende Planungsprozesse sind linear und hierarchisch aufgebaut. Dadurch lassen sich die bei adaptiven Strukturen und Hüllen erforderlichen tragwerksplanerischen, konstruktiven, bauphysikalischen, maschinenbaulichen und mechatronischen Überlegungen nur schwer in die frühen Planungsentscheidungen integrieren. Die vorhandenen Methoden und Vorgehensweisen der architektonischen Planung sind nur bedingt auf adaptive Strukturen übertragbar, da sie deren interdisziplinärem Charakter nicht gerecht werden.

Um Architektur nach den Prinzipien der Adaptivität planen zu können, müssen es die zu entwickelnden Verfahren und Methoden von Beginn an ermöglichen, integrativ zu planen. Die dafür erforderlichen computerbasierten Verfahren sind Teil eines zyklisch aufgebauten Planungsprozesses. Dadurch kann in mehreren Rückkopplungsschleifen iterativ geplant werden. Durch diese Planungsschleifen können die Erkenntnisse und Ergebnisse der beteiligten Bereiche bzw. Teilprojekte in die wesentlichen Entscheidungsphasen des Architekturentwurfs zurückfließen.

 

Entwurfsplanung mit Fertigungsintegration (c) © ICD/ITKE
Entwurfsplanung mit Fertigungsintegration

N-dimensionale Morphospace-Methode mit Bezug zu digitaler Fertigung (c) © ICD/ITKE
N-dimensionale Morphospace-Methode mit Bezug zu digitaler Fertigung

Das Teilprojekt A02 trägt zum interdisziplinären Ansatz des Forschungsvorhabens bei, indem es die Entwurfs- und Planungsmethodik adaptiver Strukturen und Hüllen aus der Perspektive von Architekten untersucht. Somit bearbeitet A02 Fragestellungen, die die Analysen aus Perspektive des Maschinenbaus in Teilprojekt A01 und die geisteswissenschaftlich architekturtheoretischen Erkenntnisse in Teilprojekt A03 ergänzt.

Aktive Exploration des Lösungsraums mittels agentenbasierten Modellierungsmethoden (c) © ICD/ITKE
Aktive Exploration des Lösungsraums mittels agentenbasierten Modellierungsmethoden

Physikalische Modellierungs- und Simulationsmethode für topologisch komplexe und dynamische Strukturen (c) ICD
Physikalische Modellierungs- und Simulationsmethode für topologisch komplexe und dynamische Strukturen

Teilprojektleiter

Prof. Dipl. AA (Hons) Achim Menges, Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

Ansprechperson

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Dipl.-Ing.

Frederik Ernst

Wissenschaftlicher Mitarbeiter