WANGEN TURM
Landesgartenschau in Wangen im Allgäu 2024

Eingebettet in die eindrucksvolle Landschaft des Westallgäus ist der Wangen Turm ein architektonisches Wahrzeichen und ein wegweisender Holzbau für die Landesgartenschau 2024. Basierend auf der Forschung des Exzellenzclusters »Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC)« der Universität Stuttgart ist der Turm die erste in voller Höhe begehbare Struktur, die tragende selbstformende Holzbauteile verwendet. Die charakteristische Form dieses einzigartigen Holzbauwerks ist Ausdruck einer neuen, aus natürlich nachwachsenden, lokal verfügbaren und regional verarbeiteten Materialien bestehenden Architektur. Diese Innovation im Holzbau wird ermöglicht durch die Integration von Forschung, materialgerechter und computerbasierter Planung, digitaler Fertigung und qualifiziertem Handwerk.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/wangen-turm/

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PROJEKT TEAM

Exzellenzcluster IntCDC – Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur, Universität Stuttgart.

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD)
Prof. Achim Menges, Martin Alvarez, Monika Göbel, Laura Kiesewetter, David Stieler, Dr. Dylan Wood, mit Unterstützung von: Gonzalo Muñoz Guerrero, Alina Turean, Aaron Wagner

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE)
Prof. Jan Knippers, Gregor Neubauer

Blumer-Lehmann AG
Katharina Lehmann, David Riggenbach, Jan Gantenbein

mit Biedenkapp Stahlbau GmbH
Markus Reischmann, Frank Jahr

Stadt Wangen im Allgäu

Landesgartenschau Wangen im Allgäu 2024

WEITERE PROJEKTBETEILIGTE

Wissenschaftliche Zusammenarbeit:

Professur für Forstnutzung Prof. Dr. Markus Rüggeberg, TU Dresden

Weitere beratende Ingenieure:

wbm Beratende Ingenieure
Dipl.-Ing. Dietmar Weber, Dipl.-Ing. (FH) Daniel Boneberg

Collins+Knieps Vermessungsingenieure
Frank Collins

Schöne Neue Welt Ingenieure GbR
Florian Scheible, Andreas Otto

lohrer.hochrein Landschaftsarchitekten DBLA

Baugenehmigung:

Prüfingenieur: Prof. Hans Joachim Blaß, Karlsruhe
Gutachter: MPA Stuttgart, Dr. Gerhard Dill Langer, Prof. Dr. Philipp Grönquist

Zusammenarbeit für Fundament:
Fischbach Bauunternehmen

PROJEKTFÖRDERUNG

DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Zukunft Bau – Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen/BBSR

TEXOVERSUM
Neubau eines Ausbildungs- und Innovationszentrums

Auf dem Campus der Hochschule Reutlingen entsteht das Texoversum, ein Lehr-, Forschungs- und Innovationszentrum für die Querschnittstechnologie Textil. Als Teil eines Ensembles wird der Neubau im Rahmen des Masterplanes für die Erweiterung des Campus Reutlingen entwickelt und umgesetzt. Das Texoversum setzt sich als kraftvoller und gleichzeitig kommunikativer Baustein in das städtebauliche Gefüge der Hochschule. Allmann Sattler Wappner Architekten, Menges Scheffler Architekten und Jan Knippers Ingenieure sind als Team für den Entwurf verantwortlich. Sie wurden im Gutachterverfahren mit dem ersten Preis ausgezeichnet und anschließend mit der Realisierung beauftragt. Das Texoversum umfasst fast 3.000 Quadratmeter Fläche für unterschiedliche Nutzergruppen. Es beinhaltet Werkstätten, Labore, die international renommierte Sammlung historischer Stoff- und Gewebeproben der Hochschule Reutlingen, multifunktionelle Flächen für Forschung und Entwicklung sowie diverse Unterrichtsräume.

Das architektonische Konzept basiert auf einer vielfältigen Auseinandersetzung mit dem Thema textiles Bauen. So spiegelt sich das Entwurfsthema sowohl strukturell in der internen Verwebung der Funktionen wieder als auch in der indentitätsstiftenden repräsentativen Gebäudehülle. Die einzigartige, erstmalig so umgesetzte, Fassade aus Kohlenstoff- und Glasfasern repräsentiert die Innovationskraft und Zukunftsfähigkeit faserbasierter Werkstoffe und textiler Techniken. In einem an den Instituten von Achim Menges (ICD) und Jan Knippers (ITKE) an der Universität Stuttgart entwickelten, robotischen Wickelprozess kann jedes einzelne Fassadenelement individuell an die Erfordernisse der Nutzung angepasst werden. Ausgehend von drei Basismodulen transformieren sich die Elemente entsprechend dem Sonnenverlauf und bilden ein einzigartiges, vielschichtiges Erscheinungsbild. Die Elemente sind komplett selbsttragend und benötigen keine unterstützende Tragstruktur. Ihre versetzte Anordnung erlaubt freie Durchblicke. Neben funktionalen Anforderungen der Absturzsicherung und des außenliegenden Sonnenschutzes, erfüllt die Fassade ästhetische und repräsentative Ansprüche und schafft ein identitätsstiftendes Gebäude als Impulsgeber für die Technologie Textil.

Das Entwurfsthema Durchlässigkeit und Vernetzung setzt sich in der Konzeption des Baukörpers fort. In der inneren Struktur ist das Texoversum als offenes, transparentes Gebäude mit Split-Leveln gestaltet. Die halbgeschossig versetzten Ebenen, die über das Atrium auch visuell miteinander verwoben sind, verbinden die unterschiedlichen Nutzungsbereiche miteinander und bilden ein räumliches Kontinuum, das in einer großzügigen Dachterrasse seinen Abschluss findet. Die einzelnen Ebenen sind in ihrem Erscheinungsbild geprägt von einem robusten Werkstattcharakter mit robusten Industrieestrich- und Sichtbetonflächen sowie offen installierten Technikdecken. Als verbindende Elemente zwischen den Ebenen fungieren die als textile Räume gestalteten Sitzstufen. Einzelne Bereiche können bei Bedarf flexibel über Vorhänge abgetrennt werden. Das offene Raumkonzept schafft für die unterschiedlichen Nutzergruppen eine gemeinschaftliche Arbeitsatmosphäre, fördert die Kommunikation und bietet Plattformen für einen lebendigen Austausch.

HYBRID-FLACHS PAVILLON
Landesgartenschau Wangen im Allgäu, 2024

Der Hybrid-Flachs Pavillon ist ein zentraler Ausstellungsbau auf dem Landesgartenschaugelände, umgeben vom renaturierten Flusslauf der Argen. Der Pavillon zeigt erstmals eine Holz-Naturfaser-Hybridkonstruktion als Alternative zu konventionellen Bauweisen, die am Exzellenzcluster »Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) erforscht wird. Die in dieser Form einzigartige Konstruktion kombiniert schlanke Brettsperrhölzer mit robotisch gewickelten Flachsfaserkörpern in einem neuartigen, ressourcenschonenden Tragsystem aus regionalen, biobasierten Bauwerkstoffen mit einem besonderen örtlichen Bezug. So wurde Flachs vormals in der örtlichen Textilindustrie verarbeitet, deren altes Spinnereigelände im Zuge der Landesgartenschau saniert wurde. Die wellenartige Dachkonstruktion bietet, gemeinsam mit dem kreisförmigen Grundriss und dem zentral angeordneten Klimagarten, einen tiefen, fließend in die Landschaft übergehenden Raum. Die durch Erdwärme aktivierbare Bodenplatte aus Recyclingbeton ermöglicht eine ganzjährig komfortable Nutzung des dauerhaft angelegten Gebäudes.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/hybrid-flachs-pavillon/

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PROJEKT PARTNER

Exzellenzcluster IntCDC – Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur, Universität Stuttgart

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und BaufertigungProf. Achim Menges, Rebeca Duque Estrada, Monika Göbel, Harrison Hildebrandt, Fabian Kannenberg, Christoph Schlopschnat, Christoph Zechmeister

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen

Prof. Dr. Jan Knippers, Tzu-Ying Chen, Gregor Neubauer, Marta Gil Pérez, Renan Prandini, Valentin Wagner

mit Unterstützung von: Daniel Bozo, Minghui Chen, Peter Ehvert, Alan Eskildsen, Alice Fleury, Sebastian Hügle, Niki Kentroti, Timo König, Laura Marsillo, Pascal Mindermann, Ivana Trifunovic, Weiqi Xie

Landesgartenschau Wangen im Allgäu 2024
Karl-Eugen Ebertshäuser, Hubert Meßmer

Stadt Wangen im Allgäu

HA-CO Carbon GmbH
Siegbert Pachner, Dr. Oliver Fischer, Danny Hummel

STERK abbundzentrum GmbH
Klaus Sterk, Franz Zodel, Simon Sterk

FoWaTec GmbH
Sebastian Forster

Biedenkapp Stahlbau GmbH
Stefan Weidle, Markus Reischmann, Frank Jahr

Harald Klein Erdbewegungen GmbH

PROJEKT KOOPERATIONEN

Wissenschaftliche Kooperation:

IntCDC Large Scale Construction Laboratory
Sebastian Esser, Sven Hänzka, Hendrik Köhler, Sergej Klassen

Weitere beratende Ingenieure:

Belzner Holmes und Partner Light-Design
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Hollubarsch, Victoria Coval

BiB Concept
Dipl.-Ing. Mathias Langhoff

Collins+Knieps Vermessungsingenieure
Frank Collins, Edgar Knieps

Moräne GmbH – Geotechnik Bohrtechnik
Luis Ulrich M.Sc.

Spektrum Bauphysik & Bauökologie
Dipl.-Ing. (FH) Markus Götzelmann

wbm Beratende Ingenieure
Dipl.-Ing. Dietmar Weber, Dipl.-Ing. (FH) Daniel Boneberg

lohrer.hochrein Landschaftsarchitekten DBLA

Baugenehmigung:

Landesstelle für Bautechnik
Dr. Stefan Brendler, Dipl.-Ing. Steffen Schneider

Prüfingenieur
Prof. Dr.-Ing. Hans Joachim Blaß, Dr.-Ing. Marcus Flaig

Versuchsanstalt für Stahl, Holz und Steine, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Prof. Dr.-Ing. Thomas Ummenhofer, Dipl.-Ing. Jörg Schmied

MPA-Materialprüfungsanstalt, Universität Stuttgart
Melissa Lücking M.Sc., Dipl.-Ing (FH) Frank Waibel

Baukooperation
ARGE- Leistungsbereich Wärmeversorgungs- und Mittelspannanlagen

Franz Miller OHG

Stauber + Steib GmbH

PROJEKT UNTERSTÜTZUNG

DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg,

Bioökonomie Baden-Württemberg: Forschung- und Entwicklung (FuE) Förderprogramm «Nachhaltige Bioökonomie als Innovationsmotor für den Ländlichen Raum”

Holz Innovativ Programm (HIP), Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg

IFB Institut für Flugzeugbau, Universität Stuttgart

ISW Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen, Universität Stuttgart

livMatS BIOMIMETIC SHELL
FIT Freiburger Zentrum für Interaktive Werkstoffe und Bioinspirierte Technologien, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, 2023

Die livMatS Biomimetic Shell am Freiburger Zentrum für interaktive Werkstoffe und bioinspirierte Technologien ist ein zukunftsweisender Forschungsbau. Der großzügige und fließend in den umliegenden Campus übergehende Raum dient als architektonischer Inkubator für das Entwickeln innovativer, disziplinübergreifender Forschungsideen. Zugleich stellt das Bauwerk selbst ein Forschungsprojekt der beiden Exzellenzcluster Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC) der Universität Stuttgart und Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems (livMatS) der Universität Freiburg dar, das einen integrativen Ansatz des Planens und Bauens für eine zukunftsfähige Architektur untersucht.

Das Gebäude führt verschieden Forschungsstränge der Exzellenzcluster zur baulichen Synthese. Es handelt sich um eine auf biologischen Konstruktionsprinzipien basierende Holzleichtbauweise, die den ökologischen Fußabdruck über den gesamten Lebenszyklus im Vergleich zu einer herkömmlichen Holzkonstruktion um ca. 50% reduziert. Diese ausdifferenzierte und somit besonders ressourcenschonende, vollständig rückbau- und wiederverwendbare Holzsegmentschalenkonstruktion wird durch die integrative Entwicklung computerbasierter Planungsmethoden, robotischer Vorfertigungs- und automatisierter Bauprozesse, sowie neuer Formen der Mensch-Maschine Interaktion im Holzbau ermöglicht. In die Holzschale eingelassen ist das großflächige Oberlicht »Solar Gate«, das durch eine biomimetische, betriebsenergiefreie, 4D-gedruckte Verschattungsstruktur zur Regulierung des Innenraumklimas beiträgt. Zusammen mit einer aktivierten Bodenplatte aus Recycling-Beton ermöglicht dies eine ganzjährig komfortable Nutzung mit minimalster Haustechnik. So entstehen ein ausdrucksstarker, flexibel nutzbarer Raum und eine Architektur, die alternative Wege für ein zukunftsfähiges Bauen aufzeigt und auch als Plattform für weiterführende Forschung dienen wird

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/livmats-biomimetic-shell/

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PROJEKT PARTNER

Exzellenzcluster IntCDC – Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur, Universität Stuttgart

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung
Prof. Achim Menges, Felix Amtsberg, Monika Göbel, Hans Jakob Wagner, Laura Kiesewetter, Nils Opgenorth, Christoph Schlopschnat, Tim Stark, Simon Treml, Xiliu Yang (Biomimetic Shell); Dylan Wood, Tiffany Cheng, Ekin Sila Sahin, Yasaman Tahouni (Solar Gate)

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen
Prof. Dr. Jan Knippers, Simon Bechert

with support of:
Fabian Eidner, Arindam Katoch, August Lehrecke, Oliver Moldow, Kevin Saslawsky, Selin Sevim, Keerthana Udaykumar, Aaron Wagner, Xie Weiqi, Esra Yaman

Exzellenzcluster LivMatS – Living, Adaptive and Energy-autonomous Materials Systems, Albert-Ludwigs-Universitat Freiburg
Prof. Dr. Jürgen Ruhe, Prof. Dr. Thomas Speck, Prof. Dr. Anna Fischer

Müllerblaustein Bauwerke GmbH, Blaustein
Jochen Friedel, Johannes Groner, Daniel Gold

FORSCHUNGSPARTNER:

Exzellenzcluster IntCDC – Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur, Universität Stuttgart

ISYS Institut für Systemdynamik
Prof. Dr. Oliver Sawodny, Andreas Gienger, Anja Lauer, Sergej Klassen

IIGS Institut für Ingenieurgeodäsie
Prof. Dr. Volker Schwieger, Sahar Abolhasani, Laura Balangé

ICD Computing in Architecture, Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

Prof. Dr. Thomas Wortmann, Lior Skoury, Max Zorn

IABP Institut für Akustik und Bauphysik
Prof. Dr. Philip Leistner, Roberta di Bari, Rafael Horn

IntCDC Large Scale Construction Laboratory
Dennis Bartl, Sebastian Esser, Sven Hänzka, Hendrik Köhler

WEITERE FACHPLANUNG:

erdrich wodtke Planungsgesellschaft mbh
Christian Erdrich

Transsolar Energietechnik GmbH
Prof. Dr. Thomas Auer, Christian Frenzel

Bauphysik 5
Joachim Seyfried

BEC GmbH
Matthias Buck

Belzner Holmes Light-Design, Stuttgart
Thomas Hollubarsch

GENEHMIGUNGSVERFAHREN:

MPA Universität Stuttgart
Dr. Simon Aicher

WEITERE AUSFÜHRUNG

Geoconsult Ruppenthal
Vermessungsbüro Nutto
IB Becherer
Klitzke ELT-Plan
Prof. Dr.-Ing. Heinrich Bechert + Partner
FW Glashaus Metallbau GmbH & Co. KG
Moser GmbH & Co. KG
Lösch GmbH & Co. KG Blitzschutz
BWF Offermann, Waldenfels & Co. KG
Parkett Studio Ganter GmbH & Co. KG
Elektro Mutter GmbH
Rees Sanitär und Heizung
Jakober GmbH
Kiefer & Sohn GmbH
Dirk Pesec

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

DFG German Research Foundation

Carlisle Construction Materials GmbH
HECO-Schrauben GmbH & Co. KG
Henkel AG & Co. KGaA
Puren GmbH
Raimund-Beck KG

HYGROSHELL – ITECH-FORSCHUNGSPAVILLON
Chicago Architecture Biennial, 2023

An der Schnittstelle komplexer ökologischer, sozioökonomischer und soziokultureller Krisen erfordert die gebaute Umwelt dringend einen grundlegend neuen Ansatz für Gestaltung und Realisierung unserer bebauten Umwelt. In dem Maße, in dem wir von einer Ära des Energieüberflusses und der industriellen Materialien zu einer Ära der Energieknappheit und der natürlichen Materialien übergehen, wird Materialintelligenz zum Synonym für Konstruktionslogik. HygroShell, erstmals präsentiert auf der Chicago Architecture Biennial (CAB) 2023, steht an der Spitze dieses Paradigmenwechsels, indem es die bisher unerwünschten hygroskopischen Materialeigenschaften von Holz zur Erzeugung von Form und Struktur nutzt. Passend zum Motto von CAB5 »This is a rehearsal« erforscht HygroShell eine neue Art von biobasierter und biologisch inspirierter Architektur und lädt die Besucher des ikonischen James R. Thompson Center ein, die Beziehung zwischen den Materialien, mit denen wir bauen, und der daraus resultierenden Architektur zu überdenken.

HygroShell erforscht ein neuartiges, selbstformendes Holzbausystem für autonomes Bauen. Das Konzept wird im 1:1 Maßstab durch den Entwurf, die Konstruktion und die Produktion einer weitspannenden, leichten Schale aus einzelnen gebogenen Holzkomponenten demonstriert. Das System nutzt Fortschritte im computerbasierten Entwerfen, um das feuchtigkeitsbedingte Schwinden im Holz für die In-situ-Formung von planaren Bauelementen zu aktivieren. In diesem neuartigen Materialsystem wird die anisotrope Formänderung in großformatige zweischichtige Bauteile eingebettet, die in flachem Zustand hergestellt, bearbeitet und mit Schindeln verkleidet werden. Auf der Baustelle werden diese Pakete durch Lufttrocknung in ihre endgültige gekrümmte und formstabile Geometrie gebracht.

Das Ergebnis ist eine filigrane und doch funktionale, gebogene Dachkonstruktion mit einer Spannweite von 10 m und einem unglaublich dünnen 28 mm starken Brettsperrholzquerschnitt. Das Projekt bricht mit typischen statischen Typologien im Holzbau, um neue Wege für die Konstruktion von Leichtbauschalen aus nachhaltigen Baumaterialien zu erschließen und das geometrische und architektonische Potential einfach gekrümmter Strukturen auszuschöpfen. HygroShell verfolgt einen neuartigen Ansatz für nachhaltiges Bauen, bei dem digitale Berechnungsmethoden eingesetzt werden, um die natürlichen Eigenschaften von Holz sowohl als In-situ-Formungsmechanismus, als auch als Tragwerk und Gebäudehülle zu nutzen. Durch dieses vertiefte Verständnis natürlicher Materialien ist es möglich, einen neuen Grad an funktionaler Integration und ökologischer Effektivität in Material und Form zu erreichen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/hygroshell/

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PROJEKTTEAM

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung – ICD

Prof. Dr.-Ing. Dylan Wood, Laura Kiesewetter, Prof. Achim Menges

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – ITKE

Dr.-Ing. Axel Körner, Kenryo Takahashi, Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers

Konzeptentwicklung, Systementwicklung, Fertigung und Konstruktion:

Andre Aymonod, Wai Man Chau, Min Deng, Fabian Eidner, Maxime Fouillat, Hussamaldeen Gomaa, Yara Karazi, Arindam Katoch, Oliver Moldow, Ioannis Moutevelis, Xi Peng, Yuxin Qiu, Alexander Reiner, Sarvenaz Sardari, Edgar Schefer, Selin Sevim, Ali Shokri, Sai Praneeth Singu, Xin Sun, Ivana Trifunovic, Alina Turean, Aaron Wagner, Chia-Yen Wu, Weiqi Xie, Shuangying Xu, Esra Yaman und Pengfei Zhang

Mit Unterstützung von: Katja Rinderspacher, Simon Bechert, Michael Schneider, Michael Preisack, Sven Hänzka, Sergej Klassen, Hendrik Köhler, Dennis Bartl, Sebastian Esser, Gregor Neubauer, Gabriel Kerekes und das Institut für Ingenieurgeodäsie (IIGS)

Exzellenzcluster Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC), Universität Stuttgart

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Chicago Architecture Biennial

Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG),

Universität Stuttgart – School of Talents

Digitize Wood – Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Wuerttemberg (MLR)

Zukunft Bau – Ministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen

Kolb Sägewerk

Henkel AG

Scantronic

Brookhuis Technologies

MAISON FIBRE – ARCHITEKTURBIENNALE VENEDIG
17. Internationale Architekturausstellung–La Biennale di Venezia 2021

Der Beitrag des Instituts für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart zur Architekturbiennale Venedig 2021 ist die architektonische Untersuchung einer alternativen »Materialkultur«, eine Begrifflichkeit, die eher in den Sozial-, Geschichts-, Technik- und Kunstwissenschaften verwendet wird. Maison Fibre, das zentrale Exponat der Ausstellung der beiden Institute, ist zugleich eine vollmaßstäbliche architektonische Installation und ein offenes Modell für den propagierten Kulturwandel. Es thematisiert die Abkehr vom prädigitalen, materialintensiven Bauen unter Verwendung zumeist isotroper und schwerer Baustoffe wie Beton, Stein und Stahl – diese werden häufig in großer Entfernung produziert, zu Bauelementen verarbeitet und dann über weite Strecken transportiert –, hin zu originär digitalen Bauweisen mit lokal ausdifferenzierten und vor Ort gefertigten Konstruktionen aus hochgradig anisotropen Werkstoffen: einer Architektur aus Fasern.

Maison Fibre ist das Ergebnis eines Jahrzehnts der Forschung an robotisch gefertigten Faserverbundstrukturen und wendet diese erstmalig auf begehbare Decken- und Wandelemente für das mehrgeschossige Bauen in der Architektur an. Die gesamte Struktur besteht aus sogenannten Rovings, Bündeln aus endlosen, unidirektionalen Fasern. Um den Modellcharakter des Projekts zu unterstreichen, wurde ein Bausystem aus Wand- und Deckenelementen mit dem für den Wohnungsbau typischen Rastermaß von 2,5 m entwickelt.

Der modellhafte Charakter des Projekts erschließt sich aus dem Bezug zu einem prägenden Vorbild der Architekturgeschichte, der Maison Dom-Ino von Le Corbusier. Die Geschossfläche der Installation entspricht der historischen Referenz, ebenso wie die Gliederung über drei Geschossplatten und das vielseitig erweiterbar gedachte System. Die im Vergleich zu einer Tektonik des Massiven radikale Andersartigkeit des Faserhaften, des Ausdifferenzierten und des Entmaterialisierten wird durch die Inszenierung der tragenden Faserstruktur für die Besucher räumlich und haptisch erfahrbar. Ein weiterer Unterschied besteht in der möglichen Anpassbarkeit und somit auch der Interaktion mit dem baulichen Bestand, wie es für ein zukünftiges urbanes Bauen maßgeblich sein wird. Durch die Integration der bestehenden Säulen des Ausstellungsgebäudes in die Installation wird dies bewusst betont.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/maison-fibre/

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PROJEKT TEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Niccolo Dambrosio, Katja Rinderspacher, Christoph Zechmeister
Rebeca Duque Estrada, Fabian Kannenberg, Christoph Schlopschnat

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Jan Knippers, Nikolas Früh, Marta Gil Pérez, Riccardo La Magna

Mit Unterstützung von:
Werkstatt: Aleksa Arsic, Sergej Klassen, Kai Stiefenhofer

Studierende: TzuYing Chen, Vanessa Costalonga Martins, Sacha Cutajar, Christo van der Hoven, Pei-Yi Huang, Madie Rasanani, Parisa Shafiee, Anand Nirbhaybhai Shah, Max Benjamin Zorn

In Zusammenarbeit mit: FibR GmbH, Stuttgart

Moritz Dörstelmann, Ondrej Kyjanek, Philipp Essers, Philipp Gülke
Mit Unterstützung von: Erik Zanetti, Elpiza Kolo, Prateek Bajpai, Jamiel Abubaker, Konstantinos Doumanis, Julian Fial, Sergio Maggiulli

PROJEKTFÖRDERUNG

Universität Stuttgart
Exzellenzcluster IntCDC, EXC 2120
Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg

GETTYLAB

Teijin Carbon Europe GmbH

Elisabetta Cane mit Bipaled s.r.l.

Trimble Solutions Germany GmbH

livMatS PAVILLON
Botanischer Garten Freiburg

Das Bauschaffen hat sich im letzten Jahrhundert zu einer der materialintensivsten und umweltschädlichsten menschlichen Aktivitäten entwickelt. Der livMatS Pavillon im Botanischen Garten der Universität Freiburg zeigt eine nachhaltige, ressourceneffiziente Alternative zu konventionellen Bauweisen auf und ist daher ein wichtiger Meilenstein in Richtung Nachhaltigkeit in der Architektur. Er stellt das erste Gebäude dar, dessen tragende Struktur ausschließlich aus robotisch gewickelten Flachsfasern besteht, einem Material, das natürlich, erneuerbar, biologisch abbaubar und regional verfügbar ist.

Der Pavillon wurde durch die innovative Verknüpfung von Naturwerkstoffen und modernsten digitalen Technologien ermöglicht und ist das Ergebnis der erfolgreichen Zusammenarbeit eines interdisziplinären Teams von Architekt*innen und Ingenieur*innen des Masterstudiengangs ITECH am Exzellenzcluster »Integrative Computational Design and Construction for Architecture (IntCDC)« der Universität Stuttgart und Biolog*innen des Exzellenzclusters »Living, Adaptive and Energy-autonomous Material Systems (livMatS)« an der Universität Freiburg.

Der bioinspirierte Pavillon verdeutlicht anschaulich, wie integrative Co-Design-Methoden, durch die geometrische, materielle, strukturelle, produktionstechnische, ökologische und ästhetische Anforderungen schon in einem sehr frühen Stadium eines Projekts berücksichtigt werden, in Verbindung mit modernsten robotergestützten Fertigungstechniken und Untersuchungen zu natürlichen Werkstoffen eine einzigartige Architektur schaffen, die zugleich umweltfreundlich und gestalterisch ausdrucksstark ist. Das charakteristische, filigrane Erscheinungsbild der konstruktiven Elemente aus Flachsfasern erinnert sowohl an traditionelle Flechtwerke als auch an biologische Strukturen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/livMatS-Pavilion/

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PROJEKTTEAM

Exzellenzcluster IntCDC – Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur, Universität Stuttgart.

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung – Prof. Achim Menges

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Entwicklung und Projektleitung:
Marta Gil Pérez, Serban Bodea, Niccolò Dambrosio, Bas Rongen, Christoph Zechmeister
Projektleitung: Katja Rinderspacher, Marta Gil Pérez, Monika Göbel

Konzeptentwicklung, Systementwicklung, Prototypenfertigung:
2018–2020: Talal Ammouri, Vanessa Costalonga Martins, Sacha Joseph Cutajar, Edith Anahi Gonzalez San Martin, Yanan Guo, James Hayward, Silvana Herrera, Jeongwoo Jang, Nicolas Kubail Kalousdian, Simon Jacob Lut, Eda Özdemir, Gabriel Rihaczek, Anke Kristina Schramm, Lasath Ryan Siriwardena, Vaia Tsiokou, Christo van der Hoven, Shu Chuan Yao

2018-2019: Karen Andrea Antorveza Paez, Okan Basnak, Guillaume Caussarieu, Zhetao Dong, Kurt Drachenberg, Roxana Firorella Guillen Hurtado, Ridvan Kahraman, Dilara Karademir, Laura Kiesewetter, Grzegorz Łochnicki, Francesco Milano, Yue Qi, Hooman Salyani, Nasim Sehat, Tim Stark, Zi Jie, Jake Tan, Irina Voineag

Fassadenentwicklung: Tim Stark

Mit Unterstützung von: Okan Basnak, Yanan Guo, Axel Körner

Studierende: Matthew Johnson, Daniel Locatelli, Francesca Maisto, Mahdieh Hadian Rasanani, Lorin Samija, Anand Shah, Lena Strobel, Max Zorn

FibR GmbH, Stuttgart
Moritz Dörstelmann, Ondrej Kyjanek, Philipp Essers, Philipp Gülke
mit Unterstützung von: with support of: Erik Zanetti, Elpiza Kolo, Prateek Bajpai, Hooman Salyani, Jamiel Abubaker, Julian Fial, Sergio Maggiulli, Mansour Ba, Christo van der Hoven

Ein gemeinsames Projekt der Exzellenzcluster livMatS, Universität Freiburg (Prof. Dr. Thomas Speck, Prof. Dr. Jürgen Rühe) und IntCDC, Universität Stuttgart

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Exolon Group GmbH

URBACH TURM
Remstal Gartenschau 2019

Der Urbachturm ist eine von 16 Stationen, die von einigen der renommiertesten deutschen Architekten für die Remstal Gartenschau 2019 entworfen wurden. Die Stationen sind kleine, dauerhafte Gebäude, die an die traditionellen weißen Kapellen erinnern, die auf den Feldern und Weinbergen entlang des malerischen Remstals verteilt sind. Der 14 Meter hohe Turm liegt an einem weithin sichtbaren Hang in der Mitte des Tales und ist ein markantes Wahrzeichen, das Blickbeziehungen mit mehreren Stationen herstellt. Es bietet einen Ort des Schutzes, der inneren Reflexion und zugleich des weit schweifenden Ausblicks, indem es eine beeindruckende Aussicht offenbart und die Landschaft rahmt. Die markante Form des Turms ist ein wahrhaft zeitgenössischer architektonischer Ausdruck des traditionellen Baumaterials Holz. Es zelebriert die natürlichen Eigenschaften des selbstgeformten Holzes in seiner elegant gewundenen Form.

Der Entwurf des Turms verwendet einen neuartigen Selbstformungsprozess für gebogene Holzkomponenten. Diese bahnbrechende Entwicklung stellt einen Paradigmenwechsel in der Herstellung von gekrümmtem Holz dar: von aufwendigen und energieintensiven mechanischen Umformprozessen, die schwere Maschinen erfordern, hin zu einem Prozess, bei dem der Werkstoff sich ganz von selbst formt. Diese Formänderung wird allein durch das Schwinden des Holzes bei abnehmendem Feuchtegehalt erreicht. Die Komponenten für den 14 m hohen Turm werden eben hergestellt und krümmen sich beim üblichen industriellen Trocknungsprozess von selbst in die endgültige, vorausberechnete Form. Die Technologie der selbstformenden Fertigung von Massivholzplatten eröffnet mit ihrer einfachen Anpassung an unterschiedliche Krümmungsradien neue und unerwartete architektonische Möglichkeiten für die Verwendung des nachhaltigen, erneuerbaren und regional verfügbaren Baumaterials Holz.

Der Urbachturm ist das weltweit erste Bauwerk aus selbstgeformten, großformatigen Bauteilen. Es demonstriert nicht nur diesen innovativen Fertigungsansatz und die daraus resultierende neuartige Holzkonstruktion. Auch das Erlebnis von Raum und Landschaft wird durch die markante Landmarke, die den Beitrag der Stadt Urbach zur Remstal Gartenschau 2019 darstellt, intensiviert.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/remstal-gartenschau-2019-urbach-turm/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Dylan Wood

Architektonischer Entwurf und Planung
Selbstformende gekrümmte Holzelemente Forschung und Entwicklung

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Jan Knippers, Lotte Aldinger, Simon Bechert
Tragwerksentwurf und Planung

Forschungs- und Industriepartner:

Angewandte Holzforschung, Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt),
Schweiz & Holzbasierte Materialien, ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), Schweiz
Dr. Markus Rüggeberg, Philippe Grönquist, Prof. Ingo Burgert
Selbstformende gekrümmte Holzelemente Forschung und Entwicklung (PI)

Industriepartner:

Blumer-Lehmann AG, Gossau, Schweiz
Katharina Lehmann, David Riggenbach
Holzbau Herstellung und Ausführung
Selbstformende gekrümmte Holzelemente Forschung und Entwicklung

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG:

Gemeinde Urbach

Remstal Gartenschau 2019 GmbH

Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Planungs-, Fertigungs- und Auslegungsmethoden für die Anwendung gekrümmter Holzbauteile für hochtragfähige und ressourceneffiziente Holzbauweisen: Projekt Turm Urbach, Remstal Gartenschau

Innosuisse – Schweizerische Agentur für Innovationsförderung
Smart, Innovative Manufacturing of Curved Wooden Components for Architecture with Complex Geometry

Carlisle Construction Materials GmbH

Scanntronik Mugrauer GmbH

BUGA HOLZPAVILLON
Bundesgartenschau Heilbronn 2019

Der BUGA Holzpavillon zeigt neue Ansätze zum digitalen Holzbau. Die segmentierte Schalenkonstruktion basiert auf biologischen Prinzipien des Plattenskeletts von Seeigeln, die vom Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baukonstruktion (ICD) und dem Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart seit vielen Jahren erforscht werden.

Im Rahmen des Projekts wurde eine Roboter-Fertigungsplattform für den automatisierten Zusammenbau und die Fräsbearbeitung der 376 maßgeschneiderten Segmentbauteile des Pavillons entwickelt. Dieses Herstellungsverfahren stellt sicher, dass alle Holzsegmente wie ein großes, dreidimensionales Puzzle mit einer Genauigkeit von weniger als einem Millimeter zusammengesetzt werden können. Mit minimalem Materialeinsatz spannt das atemberaubende Holzdach 30 Meter über einen der zentralen Konzert- und Veranstaltungsorte der BUGA und schafft so einen einzigartigen architektonischen Raum.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/buga-wood-pavilion-2019/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Martin Alvarez, Monika Göbel, Abel Groenewolt, Oliver David Krieg, Ondrej Kyjanek, Hans Jakob Wagner

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Jan Knippers, Lotte Aldinger, Simon Bechert, Daniel Sonntag

mit Unterstützung von: Jorge Christie, Rebeca Duque Estrada, Robert Faulkner, Fabian Kannenberg, Guillaume Caussarieu, Bahar Al Bahar, Kyriaki Goti, Mathias Maierhofer, Valentina Soana, Babasola Thomas

Müllerblaustein Bauwerke GmbH, Blaustein
Reinhold Müller, Daniel Müller, Bernd Schmid

BEC GmbH, Reutlingen
Matthias Buck, Zied Bhiri

Bundesgartenschau Heilbronn 2019 GmbH
Hanspeter Faas, Oliver Toellner

PROJEKTGENEHMIGUNGSVERFAHREN

Landesstelle für Bautechnik
Dr. Stefan Brendler und Dipl.-Ing. Willy Weidner

Prüfingenieur
Prof. Dr.-Ing. Hugo Rieger

MPA Stuttgart
Dr. Simon Aicher

PLANUNGSPARTNER

Belzner Holmes Light-Design, Stuttgart
Dipl.-Ing. Thomas Hollubarsch

BIB Kutz GmbH & Co.KG, Karlsruhe
Dipl.- Ing. Beatrice Gottlöber

IIGS – Institut for Engineering Geodesy, University of Stuttgart
Prof. Volker Schwieger, Laura Balange, Urs Basalla

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Land Baden-Württemberg
Universität Stuttgart
EFRE Europäische Union
GETTYLAB
DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Carlisle Construction Materials GmbH
Puren GmbH
Hera Gmbh co.KG
Beck Fastener Group
J. Schmalz GmbH
Niemes Dosiertechnik GmbH & Co. KG
Jowat Adhesives SE
Raithle Werkzeugtechnik
Leuze electronic GmbH & Co. KG
Metsä Wood Deutschland GmbH

BUGA FASERPAVILLON
Bundesgartenschau Heilbronn 2019

Eingebettet in die wellenförmige Landschaft der Bundesgartenschau bietet der BUGA Faserpavillon seinen Besuchern ein einzigartiges architektonisches Erlebnis und einen Blick in die Zukunft des Bauens. Der Pavillon ist das Resultat langjähriger bionischer Forschung des Instituts für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und des Instituts für Tragkonstruktion und konstruktives Entwerfen (ITKE) an der Universität Stuttgart.

Das Gebäude zeigt, wie das Zusammenführen von modernsten Computertechnologien und Konstruktionsprinzipien aus der Natur die Entwicklung eines gänzlich neuartigen Bausystems ermöglicht. Die tragende Struktur des Pavillons besteht ausschließlich aus Faserverbundwerkstoffen und wird in einem robotergestützten Fertigungsprozess hergestellt. Diese weltweit einzigartige Struktur ist nicht nur hocheffizient und außergewöhnlich leicht, sondern sie ermöglicht gleichzeitig auch einen unverwechselbaren architektonischen Ausdruck und ein außergewöhnliches Raumerlebnis.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/buga-fiber-pavilion/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Serban Bodea, Niccolo Dambrosio, Monika Göbel, Christoph Zechmeister

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Jan Knippers, Valentin Koslowski, Marta Gil Pérez, Bas Rongen

mit Unterstützung von: Rasha Alshami, Karen Andrea Antorvaeza Paez, Cornelius Carl, Sophie Collier, Brad Elsbury, James Hayward, Marc Hägele, You-Wen Ji, Ridvan Kahraman, Laura Kiesewetter, Xun Li, Grzegorz Lochnicki, Francesco Milano, Seyed Mobin Moussavi, Marie Razzhivina, Sanoop Sibi, Zi Jie Tan, Naomi Kris Tashiro, Babasola Thomas, Vaia Tsiokou, Sabine Vecvagare, Shu Chuan Yao

FibR GmbH, Stuttgart
Moritz Dörstelmann, Ondrej Kyjanek, Philipp Essers, Philipp Gülke, mit Unterstützung von: Leonard Balas, Robert Besinger, Elaine Bonavia, Yen-Cheng Lu

Bundesgartenschau Heilbronn 2019 GmbH
Hanspeter Faas, Oliver Toellner

PROJEKTGENEHMIGUNGSVERFAHREN

Landesstelle für Bautechnik
Dr. Stefan Brendler, Dipl.-Ing. Steffen Schneider

Prüfingenieur
Dipl.-Ing. Achim Bechert, Dipl.-Ing. Florian Roos

DITF Deutsches Institute für Textil + Faserforschung
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser, Pascal Mindermann

PLANUNGSPARTNER

Belzner Holmes Light-Design, Stuttgart
Dipl.-Ing. Thomas Hollubarsch

BIB Kutz GmbH & Co.KG, Karlsruhe
Dipl.- Ing. Beatrice Gottlöber

Transsolar Climate Engineering, Stuttgart
Prof. Thomas Auer

Frauenhofer-Institut ICT
Dipl.-Ing. Elisa Seiler

PROJEKTFÖRDERUNG

Land Baden-Württemberg
Universität Stuttgart
Baden-Württemberg Stiftung
GETTYLAB
Forschungsinitiative Zukunft Bau
Leichtbau BW

Pfeifer GmbH
Ewo GmbH
Fischer Group

IBA PROTOTYPENHOLZHAUS
Internationale Bauausstellung Thueringen

Das Timber Prototype House verkörpert einen neuartigen Ansatz zur Mikro-Architektur: Es funktioniert im Prinzip wie ein auf die Seite gedrehtes Blockhaus für das 21. Jahrhundert und kombiniert so die Vorteile traditioneller, kostengünstiger Blockbauweisen mit den Möglichkeiten digitaler Planungs- und Fertigungsverfahren. Das Projekt untersucht ein neuartiges Holzbausystem für zugleich umweltfreundliche, wirtschaftliche und architektonisch ausdrucksstarke, mono-materielle Gebäudehüllen.

Im Gegensatz zu der horizontalen Stapelung typischer Blockbauweisen sind hier Kantvollhölzer stehend aufgereiht. So stimmt die Ausrichtung der Wandbauteile mit der Haupttragrichtung des Holzes überein. Zugleich ermöglicht es ohne Beeinträchtigung der Tragfähigkeit das Einbringen von Schlitzen. Diese dienen zugleich als Entlastungsschnitte, die ein Reißen des Vollholzes verhindern. So kann die Formstabilität und Dichtigkeit gewährleistet werden, was in herkömmlichen Blockbauweisen eine erhebliche Schwierigkeit darstellt. Gleichzeitig werden die Schlitzungen als Luftkammern genutzt, was die Wärmeleitfähigkeit reduziert und die Isolationswerte des Materials erhöht. Die digitale Fertigung ermöglicht dabei die Ausbildung hochpräziser, luftdichter und sortenreiner Verbindungen der Holzelemente, ohne jegliche zusätzlichen Metallbauteile oder Klebstoffe. Das so entstandene, nachhaltige Mono-Material-Bausystem ist in einem Tragwerk, Hülle und Dämmung, die selbst die strengen deutschen Energiesparstandards erfüllt. Der integrative, computerbasierte Planungs- und Fertigungsansatz ermöglicht es zudem, Wände und Decken sanft zu verdrehen. Dies bietet nicht nur die Möglichkeit, das Verhältnis von Raum und Hüllfläche zu maximieren. Es intensiviert auch den architektonischen Ausdruck dieses einzigartigen Mikro-Hauses.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/iba-timber-prototype-house/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Prof. A. Menges (PI), Oliver Bucklin, Oliver David Krieg, Victor Rodriguez

Jade Hochschule Oldenburg
Hans Drexler, Marie Deilmann, Geronimo Bujny, Anna Bulavintseva

Internationale Bauausstellung Thueringen
Dr. Marta Doehler-Behzadi, Tobias Haag

FÖRDERMITTELGEBER

Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung, Forschungsinitiative Zukunft Bau

HAUPTSPONSOREN

ThüringenForst
Rettenmeier Holding AG

KOOPERATIONS- UND INDUSTRIEPARTNER

Klima und Umweltlabel Holz von Hier
Georg Ackermann GmbH
Universal Holzbau GmbH
Glaskontor Erfurt GmbH
Bauhaus-Universität Weimar
Ingenieurbüro Matthias Münz
Nils Holger Moormann GmbH
hofmann+löffler creativeinrichtungen GmbH
Stadt Apolda

ELYTRA FILAMENT PAVILION
WAIC, West Bund, Shanghai

Der Elytra Filament Pavillon war eines der architektonischen Highlights bei der »World Artificial Intelligence Conference 2018« (WAIC). Der Pavillon steht nun in Shanghais bedeutendstem Kunstbezirk West Bund, und zeigt, wie sich architektonisches Design aus einer computerbasierten Synergie zwischen Tragwerksplanung, Umwelttechnik und Produktionstechnik entwickeln und zu einzigartigen räumlichen und ästhetischen Qualitäten führen kann. Die Konferenz bietet den einflussreichsten KI-Wissenschaftlern, Unternehmern und Politikern der Welt eine Plattform für einen hochrangigen Dialog zu maßgeblichen KI-Technologien und -Trends in der KI-Branche.

Der Pavillon wurde 2016 vom Victoria and Albert Museum für seinen zentralen Innenhof in Auftrag gegeben.

Im Jahr 2017 war der Elytra Filament Pavillon auch im Vitra Design Museum zu sehen.

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ENTWURF, INGENIEURSLEISTUNG UND FERTIGUNG
Achim Menges mit Moritz Dörstelmann
ICD–Institut für Computerbasiertes Entwerfen, Universität Stuttgart
Achim Menges Architekt, Frankfurt
Team: Marshall Prado (Fertigungsentwicklung), Aikaterini Papadimitriou, Niccolo Dambrosio, Roberto Naboni, mit Unterstützung von Dylan Wood, Daniel Reist

Jan Knippers
ITKE–Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Knippers Helbig Advanced Engineering, Stuttgart, New York
Team: Valentin Koslowski & James Solly (Tragwerksentwicklung), Thiemo Fildhuth (Struktursensorik)

Thomas Auer
Transsolar Climate Engineering, Stuttgart
Building Technology and Climate Responsive Design, TU München
Team: Elmira Reisi, Boris Plotnikov

Mit Unterstützung von:
Michael Preisack, Christian Arias, Pedro Giachini, Andre Kauffman, Thu Nguyen, Nikolaos Xenos, Giulio Brugnaro, Alberto Lago, Yuliya Baranovskaya, Belen Torres, IFB University of Stuttgart (Prof. P. Middendorf)

Beauftragt durch:
Victoria & Albert Museum, London 2016

FÖRDERUNG

Victoria & Albert Museum, London
Universität Stuttgart

GETTYLAB
Kuka Roboter GmbH + Kuka Robotics UK Ltd
SGL Carbon SE
Hexion
Covestro AG
FBGS International NV
Arnold AG
PFEIFER Seil- und Hebetechnik GmbH
Stahlbau Wendeler GmbH + Co. KG
Lange+Ritter GmbH
STILL GmbH

ELYTRA FILAMENT PAVILION
Vitra Campus, Weil am Rhein

Mit der Ausstellung »Hello, Robot. Design zwischen Mensch und Maschine« präsentiert das Vitra Design Museum eine große Ausstellung, die sich mit dem aktuellen Boom in der Robotik auseinandersetzt. Sie zeigt die Vielfalt der Formen, die die Robotik heute annimmt, und erweitert gleichzeitig unser Bewusstsein für die damit verbundenen ethischen, sozialen und politischen Fragen. Außerhalb des Museums ergänzt der »Elytra Filament Pavilion« diese Ausstellung.

Der bionische »Baldachin« ist ein eindrucksvolles Beispiel für den wachsenden Einfluss der Robotik in der Architektur. Seine einzelnen Module wurden durch einen Algorithmus definiert und dann mit Hilfe eines Industrieroboters hergestellt und von einem Team der Universität Stuttgart realisiert. Nach seiner Premiere im Victoria & Albert Museum in London ist er nun auf dem Vitra Campus zu sehen.

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DESIGN-, KONSTRUKTIONS- UND FERTIGUNGSTEAM

Achim Menges mit Moritz Dörstelmann
ICD–Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Achim Menges Architekt, Frankfurt
Team: Marshall Prado (Fertigungsentwicklung), Aikaterini Papadimitriou, Niccolo Dambrosio, Roberto Naboni, mit Unterstützung von Dylan Wood, Daniel Reist

Jan Knippers
ITKE–Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Knippers Helbig Advanced Engineering, Stuttgart, New York
Zum Team gehören auch: Valentin Koslowski & James Solly (Tragwerksentwicklung), Thiemo Fildhuth (Struktursensorik)

Thomas Auer
Transsolar Climate Engineering, Stuttgart
Building Technology and Climate Responsive Design, TU München
Team: Elmira Reisi, Boris Plotnikov

Mit Unterstützung von:
Michael Preisack, Christian Arias, Pedro Giachini, Andre Kauffman, Thu Nguyen, Nikolaos Xenos, Giulio Brugnaro, Alberto Lago, Yuliya Baranovskaya, Belen Torres, IFB Universität Stuttgart (Prof. P. Middendorf)

Beauftragt durch:
Victoria & Albert Museum, London 2016

FÖRDERUNG

Der Elytra Filament Pavillon auf dem Vitra Campus wurde realisiert mit der großzügigen Unterstützung von Design-Kreis- Freunde des Vitra Design Museums e.V., GETTYLAB und Universtität Stuttgart realisiert.

Victoria & Albert Museum, London
Universität Stuttgart

GETTYLAB
Kuka Roboter GmbH + Kuka Robotics UK Ltd
SGL Carbon SE
Hexion
Covestro AG
FBGS International NV
Arnold AG
PFEIFER Seil- und Hebetechnik GmbH
Stahlbau Wendeler GmbH + Co. KG
Lange+Ritter GmbH
STILL GmbH

ICD AGGREGAT PAVILLON 2018

Granularen Substanzen, wie Sand oder Kies, befinden sich in der Natur in ständigen Bildungsprozessen durch anhaltende Zyklen von Erosion und Akkretion. Was wäre, wenn die Architektur dieses Verhalten nachahmen und eine ebenso kontinuierliche Rekonfiguration ermöglichen würde?

Der ICD Aggregat Pavillon 2018 präsentiert die neuesten Ergebnisse aus 10 Jahren Forschung an künstlichen granularen Materialien in der Architektur. Es handelt sich um den ersten vollständig umschlossenen architektonischen Raum, der aus einem spezifisch dafür entworfenen Granulat besteht, in dem die Partikel nur in losem Reibkontakt stehen. Solche ungebundenen granularen Materialien zeigen die einzigartige Eigenschaft, sowohl den stabilen Charakter von Festkörpern als auch die schnelle Rekonfigurierbarkeit einer Flüssigkeit annehmen zu können. Wenn spezifisch gestaltete Partikel eingesetzt werden, können granulare Materialien selbsttragende Raumstrukturen bilden und gleichzeitig vollständig anpassungsfähig und wiederverwendbar bleiben. 70.000 sternförmige, weiße Partikel sind aus recyceltem Kunststoff gefertigt worden. Sie werden von einem schnell einsetzbaren, großformatigen Robotersystem vor Ort geschüttet. Der Pavillon zeigt, wie entworfene granulare Materialien ein neuartiges Paradigma von produktiven Formen der De- und Re-Stabilisierung eröffnen und damit eine Architektur ermöglichen, die rapide errichtet und rekonfiguriert werden kann, aber auch ebenso schnell entfernt und wiederverwendet.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icd-aggregate-pavilion-2018/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung
Karola Dierichs, Achim Menges

Wissenschaftliche Mitarbeiter: Christian Arias, Bahar Al Bahar, Elaine Bonavia, Federico Forestiero, Pedro Giachini, Shir Katz, Alexandre Mballa‐Ekobena, Leyla Yunis, Jacob Zindroski

Seil‐Roboter: Ondrej Kyjanek, Martin Loucka

Fertigung: Wilhelm Weber GmbH & Co. KG

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

GETTYLAB
ITASCA Consulting Inc.

SEWN TIMBER SHELL
Eröffnungsausstellung der Design Society, Shenzhen

Die segmentierte Holzschale, eine aus vernähten (engl. »sewn«) Holzsegmenten bestehendes Flächentragwerk, untersucht den Einsatz von Robotik und Sensorik in Kombination mit Techniken des Bekleidungsdesigns und des industriellen Nähens mit dem Ziel, eine neue Art der Herstellung maßgeschneiderter Holzstrukturen zu erforschen und eine traditionelle Handwerkskunst neu zu erfassen.

Die damit verbundene Forschung untersucht traditionelle Kleidungsmuster und Verbindungstechniken, die auch heute noch in der Mode verwendet werden, und interpretiert sie in einem anderen Materialkontext neu. Gewebe wird durch dünne Sperrholzplatten ersetzt, was ein verändertes Verhältnis zwischen Materialgeschmeidigkeit und Steifigkeit herstellt und damit Tragfähigkeit in das neuartige Materialsystem einführt. Das Nähen spielt eine ähnliche Rolle wie im Bekleidungsdesign, wo die Nähte es ermöglichen, aus einem flachen Bahnenmaterial dreidimensional gekrümmte Formen zu schneidern, die den Körper umhüllen. Im architektonischen Maßstab angewendet, werden die Nähte zu Verbindungen, die das Material aufgrund der elastischen Biegung von Holz formen, was strukturelle Kapazität und räumliche Hülle schafft.

Ein adaptiver robotergestützter Herstellungsprozess ermöglicht das notwendige Upscaling und die Handhabung der komplexen Zusammenhänge zwischen den Musterformen und dem Materialverhalten. Im Gegensatz zu sich wiederholenden Fertigungsprozessen, bei denen die Automatisierung auf der Ausführung vorbestimmter und vollständig definierter Schritte beruht, wird hier die Sensortechnologie eingesetzt, um einen Arbeitsablauf zu ermöglichen, der Materialberechnung und Roboterfertigung in Echtzeit zusammenführt. Bei diesem Prozess wird die Form des maßgeschneiderten Werkstücks wiederholt gescannt. Die Segmente enthalten zuvor hergestellte Verbindungen in Form von Markierungen, die für die Erzeugung der Roboterbewegung live verfolgt werden. Während dieses Prozesses werden die Holzstücke nacheinander hinzugefügt und durch eine genähte Verbindung dauerhaft verbunden. Ein benutzerdefiniertes digitales Modellierungswerkzeug wird verwendet, um ein poröses, wellenförmiges, dreischichtiges System zu entwickeln, das Materialeigenschaften, Fertigungsbeschränkungen und Montagereihenfolge kohärent integriert. Dieses komplexe Zusammenspiel von Materialität und Materialisierung führt zu einer genähten Hülle, die die Eigenschaften der Holzarchitektur erweitert und gleichzeitig eine einzigartige texturale und räumliche Artikulation entfaltet.

Das Projekt war in der Eröffnungsausstellung »Minding the Digital« der Design Society, Chinas neuem führenden Designmuseum in Shenzhen, zu sehen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icd-sewn-timber-schale-2017/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Martín Alvarez, Prof. Achim Menges

DDRC Digital Design Research Center, Tongji University
Prof. Philip Yuan

mit Unterstützung von: Chai Hua, Samuel Leder, Valentina Soana, Iván Jimenez

PROJEKTFÖRDERUNG

Deutsch-Chinesisches Forschungsprojekt GZ 1162 »Performative Entwurfsmethoden auf der Grundlage von Roboterfertigung für nachhaltige Architektur«
Digital Design Research Center Tongji University Shanghai (Prof. Philip Yuan)
Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (Prof. Achim Menges)

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2016-17

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart haben einen neuen Forschungspavillon fertiggestellt, in dem ein neuartiger Fertigungsprozess für architektonische Bauteile aus kohle- und glasfaserverstärkten Kompositen erforscht wird. Dieser neuartige Herstellungsprozess basiert auf den einzigartigen Eigenschaften und Möglichkeiten von Faserverbundkonstruktionen. Das geringe Gewicht und die sehr hohen Festigkeiten dieser Materialien ermöglichen vollkommen neue Verarbeitungsprozesse. So können bewegliche und leichte Verarbeitungsmaschinen mit hoher Reichweite, wie unbemannte Luftfahrzeuge (UAV) mit präzisen Industrierobotern kombiniert werden, die hohe Spannkräfte verarbeiten können. Dieses kollaborative Konzept ermöglicht einen skalierbaren Fabrikationsprozess für weit spannende Faserverbundkonstruktionen. Diese Forschung baut auf einer Reihe erfolgreicher Pavillons auf, in denen durch die Integration von computerbasierten Modellierungs- , Simulations- und Fertigungsverfahren neue konstruktive Möglichkeiten und Raumgefüge erforscht werden. Das vorgestellte Projekt wurde von einem interdisziplinären Team aus Studierenden und Wissenschaftlichern der Architektur, des Bauingenieurswesen und der Biologie entworfen und umgesetzt.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2016–17/

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PROJEKTTEAM

ICD Institute for Computational Design and Construction – Prof. Achim Menges

ITKE Institute of Building Structures and Structural Design – Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Leitung:

Benjamin Felbrich, Nikolas Früh, Marshall Prado, Daniel Reist, Sam Saffarian, James Solly, Lauren Vasey

Entwicklung, Fabrikation and Herstellung

Miguel Aflalo, Bahar Al Bahar, Lotte Aldinger, Chris Arias, Léonard Balas, Jingcheng Chen, Federico Forestiero, Dominga Garufi, Pedro Giachini, Kyriaki Goti, Sachin Gupta, Olga Kalina, Shir Katz, Bruno Knychalla, Shamil Lallani, Patricio Lara, Ayoub Lharchi, Dongyuan Liu, Yencheng Lu, Georgia Margariti, Alexandre Mballa, Behrooz Tahanzadeh, Hans Jakob Wagner, Benedikt Wannemacher, Nikolaos Xenos, Andre Zolnerkevic, Paula Baptista, Kevin Croneigh, Tatsunori Shibuya, Nicoló Temperi, Manon Uhlen, Li Wenhan, mit freundlicher Unterstützung durch Michael Preisack.

In Zusammenarbeit mit:

Institut für Flugzeugbau (IFB) – Prof. Dr.-Ing. P. Middendorf, Markus Blandl, Florian Gnädinger

Institut für Ingenieurgeodäsie (IIGS) – Prof. Dr.-Ing. habil. Volker Schwieger, Otto Lerke

Institut für Evolutionsbiologie der Invertebraten, Eberhard-Karls-Universität Tübingen – Prof. Oliver Betz

Institut für Invertebraten Paläontologie, Eberhard-Karls-Universität Tübingen – Prof. James Nebelsick

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Volkswagen Stiftung

GETTYLAB

DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft

Kuka Roboter GmbH

Peri GmbH

SGL Technologies GmbH

Hexion Stuttgart GmbH

Ed. Züblin AG

Lange Ritter GmbH

Stahlbau Wendeler GmbH

Leica Geosystems GmbH

KOFI GmbH

ELYTRA FILAMENT PAVILION
Victoria and Albert Museum, London

Der Elytra Filament Pavilion basiert auf integrativer Design- und Ingenieursarbeit. Als Kernstück der V&A Engineering Season zeigt das Projekt, wie einzigartige räumliche und ästhetische Qualitäten aus der Synthese von Bau- und Klimaingenieurswesen sowie innovativen Fertigungsmethoden entstehen können. Die tiefgehenden Auswirkungen neuer Technologien auf die Konzeptionierung von Design, Konstruktion und Herstellung werden dem Besucher im Innenhof des Museums erlebbar gemacht. Anstelle einer statischen Installation erwartet den Besucher ein dynamischer Raum, dessen Strukturen sich stetig weiter entwickeln. Die zelluläre Dachstruktur wächst mithilfe einer lokal installierten Fertigungseinheit, die individuell angepasste Bauelemente basierend auf Echtzeit-Sensordaten mikroklimatischer Bedingungen sowie der Raumnutzung durch die Besucher herstellt. Die Fähigkeit des Pavillons durch lokal produzierte Elemente erweitert und rekonfiguriert zu werden, bietet einen Ausblick auf zukünftige innerstädtische Grünflächen, deren anpassungsfähige Strukturen ein erweitertes Spektrum an öffentlichen Aktivitäten im städtischen Außenraum ermöglichen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/elytra-filament-pavilion/

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ENTWURF, INGENIEURSLEISTUNG UND FERTIGUNG

Achim Menges mit Moritz Dörstelmann
ICD–Institut für Computerbasiertes Entwerfen, Universität Stuttgart
Achim Menges Architekt, Frankfurt
Team: Marshall Prado (Fertigungsentwicklung), Aikaterini Papadimitriou, Niccolo Dambrosio, Roberto Naboni, with Unterstützung von Dylan Wood, Daniel Reist

Jan Knippers
ITKE–Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Knippers Helbig Advanced Engineering, Stuttgart, New York
Team: Valentin Koslowski & James Solly (Tragwerksentwicklung), Thiemo Fildhuth (Struktursensorik)

Thomas Auer
Transsolar Climate Engineering, Stuttgart
Building Technology and Climate Responsive Design, TU München
Team: Elmira Reisi, Boris Plotnikov

Mit Unterstützung von:
Michael Preisack, Christian Arias, Pedro Giachini, Andre Kauffman, Thu Nguyen, Nikolaos Xenos, Giulio Brugnaro, Alberto Lago, Yuliya Baranovskaya, Belen Torres, IFB University of Stuttgart (Prof. P. Middendorf)

Beauftragt durch:
Victoria & Albert Museum, London 2016

FÖRDERUNG

Victoria & Albert Museum, London
Universität Stuttgart

GETTYLAB

Kuka Roboter GmbH + Kuka Robotics UK Ltd
SGL Carbon SE
Hexion
Covestro AG
FBGS International NV
Arnold AG
PFEIFER Seil- und Hebetechnik GmbH
Stahlbau Wendeler GmbH + Co. KG
Lange+Ritter GmbH
STILL GmbH

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2015-16

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart haben im April 2016 einen neuen Forschungspavillon fertiggestellt. Dieser setzt erstmals industrielle Nähtechniken für Holzkonstruktionen im Maßstab der Architektur ein, und zeigt damit auf, wie textile und robotische Fertigungsmethoden kombiniert und im Leichtbau von Segmentschalen angewendet werden können. Der Pavillon setzt die Reihe von Versuchsbauten an der Universität Stuttgart fort, die neue Möglichkeiten computerbasierter Entwurfs-, Simulationsund Herstellungstechniken in der Architektur demonstrieren. Das Projekt wurde von wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern sowie Studierenden in einem interdisziplinären Team aus Architekten, Ingenieuren, Biologen und Paläontologen entwickelt und realisiert.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2015–16/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen – Prof. Achim Menges
ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Entwicklung und Projektleitung:

Simon Bechert, Oliver David Krieg, Tobias Schwinn, Daniel Sonntag

Konzeptentwicklung, Systementwicklung und Realisierung:

Martin Alvarez, Jan Brütting, Sean Campbell, Mariia Chumak, Hojoong Chung, Joshua Few, Eliane Herter, Rebecca Jaroszewski, Ting-Chun Kao, Dongil Kim, Kuan-Ting Lai, Seojoo Lee, Riccardo Manitta, Erik Martinez, Artyom Maxim, Masih Imani Nia, Andres Obregon, Luigi Olivieri, Thu Nguyen Phuoc, Giuseppe Pultrone, Jasmin
Sadegh, Jenny Shen, Michael Sveiven, Julian Wengzinek, and Alexander Wolkow mit der Unterstützung von Long Nguyen, Michael Preisack und Lauren Vasey

In Zusammenarbeit mit:

Institut für Evolution und Ökologie, Fachbereich Evolutionsbiologie der Invertebraten – Prof. Oliver Betz
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, Fachbereich Invertebraten-Paläontologie–Prof. James Nebelsick
Universität Tübingen

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

DFG Deutsche Forschungsgemeinschaft
GETTYLAB

BW-Bank
Edelrid
Frank Brunnet GmbH
Forst BW
Groz-Beckert KG
Guetermann GmbH
Hess & Co.
KUKA Roboter GmbH
Mehler Texnologies GmbH

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2014-15

Der ICD/ITKE Forschungspavillon 2014-15 zeigt Möglichkeiten einer neuen aus der Natur abgeleiteten Leichtbaumethode auf. Hierbei steift ein Roboter eine zunächst weiche, mit Luftdruck gestützte Folienhülle durch von innen aufgeklebte Carbonfasern schrittweise aus. Die so entstandene extrem leichte Faserverbundschale stellt eine sehr materialeffiziente Konstruktion dar und erschließt zugleich auch neue Entwurfsmöglichkeiten für die Architektur.

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) setzen mit dem ICD/ITKE Forschungspavillon 2014-15 eine Reihe von Versuchsbauten an der Universität Stuttgart fort, die das Anwendungspotenzial neuer computerbasierter Entwurfs-, Simulations- und Fertigungsverfahren in der Architektur untersuchen. Der Pavillon entstand an der Schnittstelle zwischen der Forschung der beiden Institute und der Lehre im Rahmen des interdisziplinären und internationalen ITECH Master Studiengangs. Er ist das Ergebnis einer anderthalbjährigen Entwicklungsarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Studierenden aus Architektur, Ingenieur- und Naturwissenschaften.

Am Beginn der Konzeptentwicklung standen Untersuchungen biologischer Konstruktionsprozesse von faserverstärkten Strukturen. Diese sind relevant für Anwendungen in der Architektur, da industrielle Fertigungsprozesse für Faserverbundwerkstoffe auf die Massenfertigung identischer Bauteile ausgelegt sind und somit den wechselnden Anforderungen individueller Bauwerke und deren lastgerechten Auslegung nicht gerecht werden. Biologische Prozesse hingegen formen individuell angepasste faserverstärkte Strukturen auf sehr materialeffiziente und funktional integrierte Weise. Als diesbezüglich besonders interessant hat sich der Netzbauprozess der Wasserspinne (Argyroneta aquatica) herausgestellt. Im Rahmen des Projektes wurde das Netzbauverhalten von Wasserspinnen untersucht, sodass die zugrunde liegenden Verhaltensmuster und Konstruktionsregeln analysiert, abstrahiert und in ein technisches Verfahren übertragen werden konnten.

Der Pavillon dient als Demonstrator für die entwickelten computerbasierten Entwurfs-, Simulations- und Fertigungsmethoden und zeigt das Innovationspotential interdisziplinärer Forschung und Lehre auf. Der Versuchsbau artikuliert den anisotropen Charakter des Faserverbundmaterials als architektonische Qualität und spiegelt die zugrunde liegenden Prozesse in einer neuartigen Textur und Struktur wieder. Das Ergebnis ist somit nicht nur eine besonders material effiziente Konstruktion, sondern auch eine innovative und ausdrucksstarke Architektur.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2014–15/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung
Prof. Achim Menges

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Entwicklung & Projektleitung:

Moritz Dörstelmann, Valentin Koslowski, Marshall Prado, Gundula Schieber, Lauren Vasey

Systementwicklung & Realisierung:

WS13/14, SoSe14, WS14/15: Hassan Abbasi, Yassmin Al-Khasawneh, Yuliya Baranovskaya, Marta Besalu, Giulio Brugnaro, Elena Chiridnik, Tobias Grun, Mark Hageman, Matthias Helmreich, Julian Höll, Jessica Jorge, Yohei Kanzaki, Shim Karmin, Georgi Kazlachev, Vangel Kukov, David Leon, Kantaro Makanae, Amanda Moore, Paul Poinet, Emily Scoones, Djordje Stanojevic, Andrei Stoiculescu, Kenryo Takahashi and Maria Yablonina

WS14/15: Rebecca Jaroszewski, Yavar Khonsari, Ondrej Kyjanek, Alberto Lago, Kuan-Ting Lai, Luigi Olivieri, Guiseppe Pultrone, Annie Scherer, Raquel Silva, Shota Tsikoliya

Mit Unterstützung von: Ehsan Baharlou, Benjamin Felbrich, Manfred Hammer, Axel Körner, Anja Mader, Michael Preisack, Seiichi Suzuki, Michael Tondera

In Zusammenarbeit mit:

Institut für Evolution und Ökologie, Fachbereich Evolutionsbiologie der Invertebraten, Universität Tübingen
Prof. Oliver Betz

Fachbereich Geowissenschaften, Arbeitsgruppe Invertebraten-Paläontologie und Paläoklimatologie, Universität Tübingen
Prof. H. James Nebelsick

Institut für Werkzeugmaschinen, Universität Stuttgart
Dr. Thomas Stehle, Rolf Bauer, Michael Reichersdörfer

Institut für Flugzeugbau, Universität Stuttgart
Stefan Carosella, Prof. Dr.Ing. Peter Middendorf

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

KUKA Roboter GmbH, GETTYLAB, tat aiRstructures, SGL Carbon SE, Sika Deutschland GmbH, Daimler AG, Walther Spritz- und Lackiersysteme GmbH, Lange+Ritter GmbH, Gibbons Fan Products Ltd, igus® GmbH, Peri GmbH, HERZOG Maschinenfabrik GmbH & Co. KG, AFBW – Allianz Faserbasierter Werkstoffe Baden-Württemberg e.V., Reinhausen Plasma GmbH, Reka Klebetechnik GmbH, HECO-Schrauben GmbH & Co. KG, Airtech Europe S.A., Mack Gerüsttechnik GmbH, RentES, Stahlbau Wendeler GmbH + Co. KG, CARU Containers GmbH, EmmeShop Electronics, STILL GmbH, SH-Elektrotechnik, GEMCO, Zeppelin Rental GmbH & Co. KG

AUSSTELLUNGSGEBÄUDE DER LANDESGARTENSCHAU
Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd, 2014

Der Forstpavillon ist ein Demonstrationsbau, der neue Methoden der digitalen Planung und robotischen Fertigung von Holzleichtbaukonstruktionen erforscht und vorstellt. Gefördert von der EU und dem Land Baden-Württemberg als Teil des Forschungsprojekts »Robotik im Holzbau«, handelt es sich um das erste Gebäude, dessen Schalentragwerk aus Buchenplatten vollständig robotisch gefertigt wurde. Die neuartige Holzplattenbauweise ist zugleich eine innovative Architektur und eine ausgesprochen leistungsfähige, ressourcenschonende Schalenkonstruktion, mit einer Materialstärke von gerade einmal 50mm. Dies wird durch integrative computerbasierte Entwurfs-, Simulations-, Fertigungs- und Messverfahren ermöglicht.

Im Rahmen des Verbundforschungsprojekts »Robotik im Holzbau« wurde der Forstpavillon an der Universität Stuttgart konzipiert und in Kooperation mit Müllerblaustein Holzbau GmbH, Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014 GmbH, Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg (ForstBW) und KUKA Roboter GmbH realisiert. Ziel des Forschungsprojekts ist, neue Wege aufzuzeigen, wie durch die Verknüpfung computerbasierter Entwurfs-, Simulations- und Fertigungsverfahren innovative und zugleich besonders leistungsfähige und ressourcenschonende Konstruktionen aus der regional verfügbaren und nachwachsenden Ressource Holz möglich werden. Bei dem Demonstrationsbau kommt erstmals ein innovatives, robotisch gefertigtes Leichtbausystem aus Buchenfurniersperrholzplatten zur Anwendung, das vom Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD, Prof. Achim Menges), dem Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE, Prof. Jan Knippers), und dem Institut für Ingenieurgeodäsie (IIGS, Prof. Volker Schwieger) entwickelt wurde. Der Forstpavillon ist Teil der Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014, wo er von ForstBW als Ausstellungsgebäude genutzt wird. Finanziert wurde das Projekt durch den Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und Forst und Holz Baden-Württemberg sowie durch Mittel der Projektpartner.

Holz ist eines der ältesten Baumaterialien der Menschheit. Die robotische Fertigung, in Verbindung mit computerbasierten Entwurfs-, Simulations- und Messverfahren, eröffnet dem Material völlig neuartige Anwendungsmöglichkeiten. So können aus der regional verfügbaren und nachwachsenden Ressource Holz besonders leistungsfähige, effiziente Konstruktionen entstehen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/landesgartenschau-ausstellungsgebaeude/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung

Prof. Achim Menges (PI), Tobias Schwinn, Oliver David Krieg

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen

Prof. Jan Knippers, Jian-Min Li

IIGS Institut für Ingenieurgeodäsie

Prof. Volker Schwieger, Annette Schmitt

Müllerblaustein Holzbau GmbH

Reinhold Müller, Benjamin Eisele

KUKA Roboter GmbH

Alois Buchstab, Frank Zimmermann

Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg

Sebastian Schreiber, Frauke Brieger

Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014 GmbH

Karl-Eugen Ebertshäuser, Sabine Rieger

PROJEKTFÖRDERUNG

EFRE der Europäischen Union

Clusterinitiative Forst und Holz, Baden Württemberg

Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014 GmbH

Müllerblaustein Holzbau GmbH

KUKA Roboter GmbH

Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Autodesk GmbH

Adler Deutschland GmbH

Carlisle Construction Materials GmbH

Fagus Stiftung

Gutex H. Henselmann GmbH & Co. KG

Hess & Co. AG

MPA – Materialprüfanstalt, Universität Stuttgart

Leitz GmbH & Co. KG

Spax International GmbH & Co. KG

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2013-14

Das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart haben einen neuen bionischen Versuchsbau errichtet. Der Bau gliedert sich in eine Reihe erfolgreicher Versuchsbauten an der Universität Stuttgart ein, die die Möglichkeiten neuer Entwurfs, Simulations- und Herstellungstechniken in der Architektur aufzeigen. Das Projekt wurde von Wissenschaftlichen Mitarbeitern und Studierenden in einem interdisziplinären Team aus Biologen, Paläontologen, Architekten und Ingenieuren in einer anderthalbjährigen Entwicklungszeit realisiert.

Im Mittelpunkt des Projekts stand die Auseinandersetzung mit robotischen Fertigungsverfahren für Faserverbundwerkstoffe einerseits und biologischer Konstruktionsprinzipien natürlicher Faserstrukturen andererseits. Ziel war die Entwicklung eines Wickelverfahrens für modulare, doppelschalige und damit statisch sehr leistungsfähige Faserverbundstrukturen, bei dem der erforderliche Formenbau auf ein Minimum reduziert und dennoch eine geometrische Variation der Module möglich war.

Dafür wurden zunächst in Kooperation mit dem Institut für Evolution und Ökologie sowie dem Forschungsbereich Paläobiologie der Universität Tübingen die Konstruktionsprinzipien natürlicher Leichtbaustrukturen untersucht und abstrahiert. Diese wurden dann durch den Einsatz eines eigens hierfür entwickelten robotischen Fertigungsverfahrens auf einen modularen Versuchsbau aus Faserverbundbauteilen übertragen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2013–14/

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PROJEKTTEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung
Prof. Achim Menges

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Prof. Jan Knippers

Wissenschaftliche Entwicklung & Projektleitung:

Moritz Dörstelmann, Vassilios Kirtzakis, Stefana Parascho, Marshall Prado, Tobias Schwinn

Konzeptentwicklung:

Leyla Yunis, Ondrej Kyjánek

Systementwicklung & Realisierung:

Desislava Angelova, Hans-Christian Bäcker, Maximilian Fichter, Eugen Grass, Michael Herrick, Nam Hoang, Alejandro Jaramillo, Norbert Jundt, Taichi Kuma, Ondrej Kyjánek, Sophia Leistner, Luca Menghini, Claire Milnes, Martin Nautrup, Gergana Rusenova, Petar Trassiev , Sascha Vallon, Shiyu Wie and Leyla Yunis

Hassan Abbasi, Yassmin Al-Khasawneh, Yuliya Baranovskaya, Marta Besalu, Giulio Brugnaro, Elena Chiridnik, Eva Espuny, Matthias Helmreich, Julian Höll, Shim Karmin, Georgi Kazlachev, Sebastian Kröner, Vangel Kukov, David Leon, Amanda Moore,Paul Poinet, Emily Scoones, Djordje Stanojevic, Andrei Stoiculescu, Kenryo Takahashi, Maria Yablonina and support of Michael Preisack and Michael Tondera

In Zusammenarbeit mit:

Institute of Evolution and Ecology, Evolutionary Biology of Invertebrates, University of Tübingen – Prof. Oliver Betz

Department of Geosciences, Palaeontology of Invertebrates, University of Tübingen – Prof. James Nebelsick

Module Bionics of Animal Constructions, University of Tübingen: Gerald Buck, Michael Münster, Valentin Grau, Anne Buhl, Markus Maisch, Matthias Loose, Irene Viola Baumann, Carina Meiser

ANKA/Institute for Photon Science and Synchrotron Radiation
Karlsruhe Institute of Technology (KIT)–Dr. Thomas van de Kamp, Tomy dos Santos Rolo, Prof. Dr. Tilo Baumbach

Institute for Machine Tools, Universität Stuttgart – Dr.-Ing. Thomas Stehle, Rolf Bauer, Michael Reichersdörfer

Institute of Textile Technology and Process Engineering ITV Denkendorf – Dr. Markus Milwich

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Competence Network Biomimetics
KUKA Roboter GmbH
SGL Group
Sika
AFBW–Allianz Faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg

HYGROSKIN – METEOROSENSITIVE PAVILION
Ständige Sammlung, FRAC Centre Orleans, Frankreich

Das Projekt HygroSkin – Meteorosensitive Pavilion erforscht eine neue Art von klimareaktiver Architektur. Während die meisten architektonischen Ansätze, auf die Umwelt zu reagieren, sich auf aufwendige technische Ausrüstungen stützen, die auf den ansonsten trägen Materialkonstruktionen aufgesetzt werden, nutzt dieses Projekt die Reaktionsfähigkeit des Materials selbst. Die Dimensionsinstabilität von Holz in Abhängigkeit vom Feuchtigkeitsgehalt wird genutzt, um eine metereosensitive architektonische Haut zu konstruieren, die sich als Reaktion auf Wetterveränderungen autonom öffnet und schließt, aber weder die Zufuhr von Betriebsenergie noch irgendeine mechanische oder elektronische Steuerung benötigt. Hier ist die Material selbst die Maschine.

Die modulare Holzhaut des Pavillons wird unter Ausnutzung der Selbstformungsfähigkeit von zunächst ebenen Sperrholzplatten entworfen und hergestellt, um konische Oberflächen auf der Grundlage des elastischen Verhaltens des Materials zu bilden. In die tiefe, konkave Oberfläche jedes robotergefertigten Moduls wird eine wetterfühlige Öffnung eingesetzt. Die materielle Programmierung des feuchtigkeitsabhängigen Verhaltens dieser Öffnungen eröffnet die Möglichkeit einer verblüffend einfachen, aber wirklich ökologisch eingebetteten Architektur, die in ständiger Rückkopplung und Interaktion mit ihrer Umgebung steht. Die wetterreaktiven Holzverbundelemente passen die Porosität des Pavillons in direkter Wechselwirkung mit Veränderungen der relativen Luftfeuchtigkeit in der Umgebung an. Diese Wetteränderungen, die Teil unseres täglichen Lebens sind, sich aber normalerweise unserer bewussten Wahrnehmung entziehen, lösen die stille, materialinhärente Bewegung der Holzhaut aus. Diese subtile, aber konstante Modulation der Beziehung zwischen dem Äußeren und dem Inneren des Pavillons sorgt für eine einzigartige Konvergenz von Umwelt- und Raumerfahrungen.

Das Projekt wurde vom FRAC Centre Orleans für seine renommierte ständige Sammlung in Auftrag gegeben und wurde erstmals in der Ausstellung »ArchiLab 2013 – Naturalizing Architecture« gezeigt, die am 14. September 2013 eröffnete.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/projects/hygroskin-meteorosensitive-pavilion/

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PROJECT TEAM

Achim Menges Architekt, Frankfurt
Achim Menges, Steffen Reichert, Boyan Mihaylov
(Projektentwicklung, Entwurf)

Institut für Computerbasiertes Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Oliver David Krieg, Steffen Reichert, David Correa, Katja Rinderspacher, Tobias Schwinn, Nicola Burggraf, Zachary Christian with Yordan Domuzov, Tobias Finkh, Gergana Hadzhimladenova, Michael Herrick, Vanessa Mayer, Henning Otte, Ivaylo Perianov, Sara Petrova, Philipp Siedler, Xenia Tiefensee, Sascha Vallon, Leyla Yunis
(Wissenschaftliche Entwicklung, Detailplanung, Robotische Fertigung, Aufbau)

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

FRAC Fonds Régional d’Art Contemporain du Centre
Robert Bosch Stiftung
Kiess GmbH
Cirp GmbH
Holzhandlung Wider GmbH

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2012

Im November 2012 realisierten das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart einen temporären bionischen Versuchsbau aus faserbasiertem Verbundmaterial, der zusammen mit Studierenden im Rahmen einer einjährigen Forschungs- und Entwicklungszeit entworfen, geplant und ausgeführt wurde. An der Schnittstelle von Lehre und Forschung untersucht das Projekt die Übertragung biologischer Form- und Materialbildungsprinzipien der Außenskelette von Gliederfüßern (Arthropoden) als Ausgangspunkt für neue Konstruktionsformen in der Architektur.

Grundlage für dieses Projekt bildet die Entwicklung einer für das Bauwesen hoch innovativen Fertigungsmethode des robotischen Wickelns von Carbon- bzw. Glasfasern und die dazugehörigen computerbasierten Entwurfs- und Simulationsverfahren. Schwerpunkt des Entwurfs war es, die faserbasierte Struktur des biologischen Vorbilds mit faserverstärkten Kunststoffen abzubilden, deren Anisotropie von Beginn an in den computerbasierten Entwurfs- und Simulationsprozess zu integrieren und daraus neue tektonische Möglichkeiten für die Architektur abzuleiten. Die Integration der Methoden der Formgenerierung, der computerbasierten Simulation sowie robotischen Fertigung erlaubt es ebenfalls, eine hochleistungsfähige Strukturlogik zu entwickeln. Bei einer Spannweite des Pavillons von 8m gelang es eine Schalendicke von lediglich 4mm Laminatstärke zu realisieren.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2012/

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PROJEKT TEAM

ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung
Prof. Achim Menges

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen
Prof. Jan Knippers

Konzeptentwicklung:

Manuel Schloz, Jakob Weigele

Systementwicklung & Realisierung:

Sarah Haase, Markus Mittner, Josephine Ross, Manuel Schloz, Jonas Unger, Simone Vielhuber, Franziska Weidemann; Jakob Weigele, Natthida Wiwatwicha mit der Unterstützung von Michael Preisack und Michael Tondera (Fakultätswerkstatt Architektur)

Wissenschaftliche Entwicklung & Projektleitung:

Riccardo La Magna (Tragwerksplanung), Steffen Reichert (Konstruktion), Tobias Schwinn (Robotische Fertigung), Frédéric Waimer (Faserverbundtechnologie & Tragwerksplanung)

In Zusammenarbeit mit:

Universität Tübingen
Institut für Evolution und Ökologie, Fachbereich Evolutionsbiologie der Invertebraten –Prof. Oliver Betz,
Zentrum für Angewandte Geowissenschaften, Fachbereich Invertebraten-Paläontologie–Prof. James Nebelsick

ITV Denkendorf – Dr.-Ing. Markus Milwich

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

KUKA Roboter GmbH
Competence Network Biomimetics
SGL Group
Momentive

AFBW – Allianz Faserbasierte Werkstoffe Baden-Württemberg
FBGS Technologies GmbH
MFTech SARL
Minda Schenk Plastic Solutions GmbH
Stiftungen LBBW
Südwestbank AG
Wayss & Freytag Ingenieurbau AG

HYGROSCOPE – METEOROSENSITIVE MORPHOLOGY
Ständige Sammlung, Centre Pompidou Paris, Frankreich

Das Installation »HygroScope – Meteorosensitive Morphology« am Centre Pompidou in Paris erschließt den Zugang zu einer neuartigen Verschränkung der Funktion eines sich selbst regulierenden, wetterfühligen architektonischen Systems und dessen ästhetischer Erfahrung. Entstanden an der Schnittstelle von Kunst, Architektur, Ingenieurswissenschaften und Biomimetik besteht die Installation aus einem überraschend einfachen System: Beruhend auf der Wirkungsweise biologischer Systeme reagiert die Installation auf Klimaveränderungen in der sie umgebenden, raumgroßen Vitrine durch selbsttätige Formveränderungen des Materials. Die hygroskopischen Eigenschaften von Holz, einem der ältesten Baustoffe überhaupt, werden dabei auf neuartige Weise als dem Material-innewohnender Sensor und Motor genutzt, der die Struktur in Abhängigkeit von der sie umgebenden Luftfeuchte automatisch öffnet und schließt. Diese Bewegungen und Anpassungen an sich verändernde Umweltbedingungen kommen ohne jegliche Mechanik, Elektronik oder zusätzlicher Energie aus. Das Material selbst ist die Maschine.

Die Installation wird im Centre Pompidou in Paris von Mai bis August 2012 anlässlich der Ausstellung »Multiversités Créatives« erstmalig gezeigt. Danach wird die Installation in die ständige Sammlung des Centre Pompidou übergehen.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/projects/hygroscope-meteorosensitive-morphology/

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PROJEKTTEAM

Achim Menges Architekt, Frankfurt
Prof. Achim Menges, Steffen Reichert, Boyan Mihaylov
(Entwurf, Planung)

Institut für Computerbasiertes Entwerfen, Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Steffen Reichert, Nicola Burggraf, Tobias Schwinn mit Claudio Calandri, Nicola Haberbosch, Oliver Krieg, Marielle Neuser, Viktoriya Nikolova, Paul Schmidt
(Wissenschaftliche Entwicklung, Robotische Fertigung, Herstellung)

Transsolar Energietechnik, Stuttgart
Thomas Auer, Daniel Pianka
(Klimatechnik)

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

Centre Pompidou Paris
Glasbau Hahn GmbH
Rubner Holding AG
Kompetenznetz Biomimetik
Steelcase Werndl AG

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2011

Im Sommersemester 2011 realisierten das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart einen temporären bionischen Versuchsbau aus Holz, der an der Schnittstelle von Lehre und Forschung zusammen mit Studierenden entworfen, geplant und ausgeführt wurde. 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, komplexe Morphologie des Pavillons ausschließlich aus extrem dünnen (6,5mm) Sperrholplatten realisiert werden konnte.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2011/

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PROJEKT TEAM

Institut für Computerbasiertes Entwerfen – Prof. Achim Menges

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers

Konzept & Entwurfsplanung:

Oliver David Krieg, Boyan Mihaylov

Ausführungsplanung & Realisierung:

Peter Brachat, Benjamin Busch, Solmaz Fahimian, Christin Gegenheimer, Nicola Haberbosch, Elias Kästle, Oliver David Krieg, Yong Sung Kwon, Boyan Mihaylov, Hongmei Zhai

Wissenschaftliche Leitung:

Markus Gabler (Projektleitung), Riccardo La Magna (Tragwerksplanung), Steffen Reichert (Konstruktion), Tobias Schwinn (Projektleitung), Frédéric Waimer (Tragwerksplanung)

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

KUKA Roboter GmbH
OCHS GmbH

Landesbetrieb Forst Baden-Württemberg (ForstBW)
KST2 Systemtechnik GmbH
Leitz GmbH & Co. KG
Stiftungen LBBW
Müllerblaustein Holzbau GmbH
Herrmann Rothfuss Bauunternehmung GmbH & Co.
Ullrich & Schön GmbH
Holzhandlung Wider GmbH & Co. KG

ICD/ITKE FORSCHUNGSPAVILLON 2010

Ende Juli 2010 realisierten das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart einen temporären Forschungspavillon aus Holz. Der innovative Bau demonstriert den neuesten Stand der Entwicklung computerbasierter Entwurfs-, Simulations- und Produktionsprozesse in der Architektur und setzt diese in einer komplexen Tragkonstruktion aus elastisch gebogenen Sperrholzstreifen um.

Eine ausführliche Projektbeschreibung und mehr Bilder befinden sich hier:

https://www.icd.uni-stuttgart.de/de/projekte/icditke-research-pavilion-2010/

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PROJEKTTEAM

Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung – Prof. Achim Menges

Moritz Fleischmann (Projektmanagement)
Christopher Robeller (Detailplanung und Bauleitung)
Karola Dierichs (Dokumentation)

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Jan Knippers

Simon Schleicher (Projektmanagement)
Julian Lienhard (Tragwerksplanung)
Diana D‘ Souza (Tragwerksplanung)

Konzept und Realisierung:

Andreas Eisenhardt, Manuel Vollrath, Kristine Waechter; mit Thomas Irowetz, Oliver David Krieg, Admir Mahmutovic, Peter Meschendoerfer, Leopold Moehler, Michael Pelzer, Konrad Zerbe

PROJEKTUNTERSTÜTZUNG

OCHS GmbH
KUKA Roboter GmbH
Leitz GmbH & Co. KG
A. Woelm BAU GmbH
ESCAD Systemtechnik GmbH
Ministerium fuer Laendlichen Raum, Ernaehrung und Verbraucherschutz
Landesbetrieb Forst Baden-Wuerttemberg (ForstBW)

PATAGONIA SHELTER
Aussichtsplattform im Quitralco Fjord

Das Projekt umfasst einen Unterstand und eine Aussichtsplattform, die sich an einem Berghang der Hacienda Quiltraco befinden, von wo aus man einen fantastischen Blick auf den Quitralco-Fjord hat. Das Projekt besteht aus einer allgemeinen Plattform auf einem Floßfundament aus Holzstämmen und Brettern und einem Unterstand, der aus zwei geraden, gleich breiten Holzbrettern besteht. Die Wahl der Regelflächen ergab sich aus den Zwängen der Holzvorverarbeitung vor Ort, den verfügbaren Baumitteln und den örtlichen Kenntnissen im Holzbau. Eine Regelfläche ist eine Fläche, die durch Verschieben einer Linie im Raum ausgefeilt werden kann. Das bedeutet, dass eine solche Fläche aus geraden Elementen, wie in diesem Fall aus geraden Holzbrettern, konstruiert werden kann.

Ziel war es, zu zeigen, wie aus der Anwendung eines relativ einfachen Bauelements und -verfahrens eine komplexe und schöne Form entstehen kann, die mit den Hängen der Berge, die den Fjord einrahmen, korrespondiert. Die beiden Flächen, aus denen der Unterstand besteht, sind symmetrisch und lehnen sich gegeneinander. Die Kombination aus dem Gewicht der Flächen und ihrer flexiblen Verbindung ermöglichte es, dass das fertige Bauwerk den Auswirkungen der starken Erdbeben in der Region standhält. Am Ende der Bauphase ereignete sich ein Erdbeben der Stärke 5 auf der Richterskala ohne Folgen für das Bauwerk. Die Rotationspunkte der Regelflächen verschieben sich entlang einer Kurve im Raum, wodurch eine Fläche entsteht, die sich um sich selbst zu drehen scheint. Dadurch entsteht eine erhöhte Öffnung, in der sich die beiden Flächen treffen und die Holzplanken auskragen. Aufgrund der Nord-Süd-Ausrichtung des Unterstandes und der Ausrichtung der Öffnung nach Süden kann das Kreuz des Südens zu einer bestimmten Zeit in der Nacht durch die Öffnung gesehen werden.

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PROJEKTTEAM

Emergent Technologies and Design, Architectural Association, London

Projecktkoordination: Michael Hensel, Juan Subercaseaux, Achim Menges, Michael Weinstock
Projektteam: Maria Bessa, Bulut Cebeci, Christina Doumpioti, Andres Harris Aguirre, Elke Pedal Baertl, Defne Sunguroğlu, Manja Van de Word, Christy Widjaja

Buro Happold Consulting Engineers

AA COMPONENT MEMBRANE

Die AA Component Membrane ist eine dauerhafte Überdachung für die Dachterrasse der Architectural Association in London. Nach einem Auftrag des AA-Direktors wurde die Überdachung von EmTech in Zusammenarbeit mit Buro Happold in nur 7 Wochen entworfen und hergestellt.

Da die bestehende Unterkonstruktion der Terrasse den hohen Torsionskräften, die durch den Winddruck entstehen, nicht standhalten kann, fiel die Entscheidung für eine poröse Struktur mit einem hohen Maß an Durchlässigkeit für Wind, Licht und Ausblicke. Das zugehörige Materialsystem basiert auf einer einfachen Membrankomponente, die aus Stahlelementen und einer vorgespannten Membran besteht. Aus ihr Akkumulation ensteht die tragende Struktur des Dachs.

Die Entwicklung der entsprechenden Komponenten basiert hauptsächlich auf dem Abgleich von drei kritischen Kriterien. Das statische Verhalten wurde mit den Ingenieuren von Buro Happold so entwickelt, dass die vorgespannten Membranelemente zu einem integralen, tragenden Teil des Systems werden und nicht nur eine Verkleidung auf einer Spaceframe-Struktur darstellen. Ein weiterer wichtiger Faktor ist das Beschattungsverhalten des Vordachs zu verschiedenen Jahres- und Tageszeiten sowie die Ableitung des Regenwassers über die poröse Oberflächengliederung, die ebenfalls digital simuliert und getestet wurde. Auf diese Weise wird das parametrische Modell zur Schnittstelle für eine Entwurfsentwicklung, die zu einer übergeordneten performativen Integration führt, während es gleichzeitig alle relevanten Daten für die Herstellung und den Zusammenbau der aus 600 geometrisch unterschiedlichen Teilen und 150 verschiedenen Membranelementen bestehenden Stahlstruktur ableitet. Die sich daraus ergebende überlappende Membranartikulation schützt die Terrasse vor Regen und bleibt gleichzeitig porös genug, um übermäßigen Winddruck zu vermeiden oder den Blick auf die Londoner Dachlandschaft zu versperren. Außerdem tragen die Membranen erheblich zur Steifigkeit der Gesamtkonstruktion bei.

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PROJEKTTEAM

AA EmTech
Projektkoordination: Michael Hensel, Achim Menges, Michael Weinstock
Projektteam: Irina Bardakhanova, Maria Bessa, Arielle Blonder-Afek, Bulut Cebeci, Yi Wen Chen, Karola Dierichs, Christina Doumpioti, Andres Harris Aguirre, Omid Kamvari Moghaddam, Sreedhar Mallemadugula, Cyril Owen Manyara, Akanksha Mittal, Matteo Noto, Onur Suraka Ozkaya, Elke Pedal Baertl, Gabriel Sanchiz Garin, Daniel Caserta Segraves, Defne Sunguroğlu, Manja Van de Worp, Christy Widjaja

Buro Happold Consulting Engineers