ICD / ITKE Research Pavilion
ICD/ITKE RESEARCH PAVILION 2011
Universität Stuttgart
Entwurf, Entwicklung und Realisierung
Fertigstellung
August 2011
Oberfläche 72 m
Volumen 200 m
Material 275 m Birkensperrholz, 6.5 mm Plattendicke, 850 Platten, 100.000 frei im Raum angeordnete Zinken
Team
Peter Brachat, Benjamin Busch, Solmaz Fahimian, Christin Gegenheimer, Nicola Haberbosch, Elias Kästle, Oliver David Krieg, Yong Sung Kwon, Boyan Mihaylov
Professoren
ICD Prof. Achim Menges
ITKE Prof. Jan Knippers
Preise
Holzbaupreis Baden-Württemberg 2012, special award ‚Naturpark Südschwarzwald‘, ‚Naturparke Baden-Württemberg‘ and ‚Innovation‘
Stuttgarter Leichtbaupreis 2011
International Design Award 2011, Second Prize
Fotos
ICD/ITKE University Stuttgart
Im Sommersemester 2011 realisierten Studierende zweier Institute der Universität Stuttgart einen temporären, bionischen Versuchsbau aus Holz. Das Projekt erforscht die Übertragung biologischer Strukturbildungsprinzipien der Plattenskelette von Seeigeln in die Architektur mittels neuartiger computerbasierter Entwurfs-und Simulationsverfahren, sowie computergesteuerter Fertigungsmethoden für deren bauliche Umsetzung.
Eine besondere Innovation besteht dabei in der Möglichkeit der computerbasierten Anwendung der erkannten bionischen Prinzipien auf verschiedenartige Geometrietypen bei gleichzeitig hoher Leistungsfähigkeit, was durch die Tatsache demonstriert wird, dass die gesamte Morphologie des Pavillons ausschliesslich aus extrem dünnen (6.5mm) Sperrholzplatten realisiert werden konnte.
Biologisches Vorbild
Im Rahmen der Analyse wurde die Morphologie des Plattenskeletts des ‚Sanddollars‘, einer Unterart der Seeigel betrachtet. Die Schale des Sanddollars hat einen modularen Aufbau aus polygonalen Platten, die an den Plattenrändern durch fingerähnliche Kalzit-Projektionen miteinander verzahnt sind. Durch die speziell geometrische Ordnung und Fügung der Platten entstehen hoch beanspruchbare Strukturen.
Daher kann der Sanddollar als Vorbild für Schalen aus vorgefertigten Elementen dienen. Fingerzinken aus der traditionellen Holzbearbeitung dienen als Pendant zu den Kalzit-Projektionen.
Transfer der Morphologie
Drei Plattensegmente laufen stets an einem Punkt zusammen, ein Prinzip welches biegetragfähige Strukturen ermöglicht, da nur Normal- und Schubkräfte, jedoch keine Momente übertragen werden.
Weitere grundlegende Eigenschaften biologischer Strukturen, die verwendet worden sind:
- Heterogenität: Die Zellengrössen sind nicht einheitlich, sondern passen sich lokalen Krümmungen und Diskontinuitäten an.
- Anisotropie: Die Zellen orientieren sich entsprechend den mechanischen Beanspruchungen.
- Hierarchie: Es gibt zwei Ebenen der Verbindungen: geklebte und biegeweiche Keilzinkenstossverbindung und eine einfache biegeweiche Schraubverbindung zweiter Ordnung.
Die Fertigung der Platten erfolgte auf der universitätseigenen robotischen Fertigungsanlage.