Im Rahmen meiner Studienarbeiten und Entwürfe am Institut für Leichtbau, Entwerfen und Konstruieren der Universität Stuttgart wurde von Herrn Prof. Dr. angeregt, den Abschluss meines Studiums zu den Themen Leichtbau und textiles Bauen am Massachusetts Institute of Technology (MIT) durchzuführen. Mit den Erkenntnissen aus meinen Entwurfsarbeiten zeigte sich funktionales und ästhetisches Potential bei der Anwendung zukünftiger textiler Materialien im Bauwesen. Mit sogenannten “Intelligenten Membranen“ können beispielsweise neue Wege in den Bereichen Konstruktion, Energieversorgung und Kommunikation aufgezeigt werden. Ziel des Aufenthaltes war die Recherche und Zusammenfassung momentaner Entwicklungsstände zu potentiellen Technologien, die Ausarbeitung von Anwendungsbereichen in der Architektur, sowie die Herstellung eines Bezugs zu einem konkreten Entwurfsprojektes.
Als Gasthörer am Department of Architecture wurde ich dankenswerter Weise von Prof. aufgenommen und betreut. Der Praxisbezug, die offene Diskussion über aktuelle Fachthemen und die unkonventionelle Vernetzung waren grundlegend für einen schnellen Einstieg am Department of Architecture. Die qualifizierte Kommentierung zum methodischem Vorgehen, die Vermittlung von verwandten Projekten und die ständige Debatte über die gewonnenen Erkenntnisse förderten die Entwicklung des Projektes. Die interdisziplinär arbeitenden Institute des Massachusetts Institute of Technology (MIT) ermöglichten mir, die Thematik durch Vorstellungen und Diskussionen mit Kritiken vom Department of Material Science und dem MediaLab zu bereichern. Die zahlreichen Besprechungen, kontinuierlichen Diskussionen und hochwertigen Kritiken mit Prof. waren für das Projekt fördernd und motivierten darüber hinaus zum ständigen Nachdenken, Fortführen und Überprüfen der Arbeit.
Inhaltsverzeichnis
Vorwort
1 VISION, MISSION UND LEITLINIEN
1.1 Innovation und Weiterentwicklung
1.2 Kommunikation und Bildung
1.3 Erfahrung, Bildung und Reflektion
1.4 Anpassung und Flexibilität der Lebensgewohnheiten
1.5 Zusammenfassung
2 DEFINITION, BEGRÜNDUNG, QUALITÄTEN UND SCHWERPUNKTE
2.1 Textil- und Membranarchitektur
2.2 Gebäudetypologien, deren Konstruktionssysteme und architektonischen Elemente
2.3 Technologische Gründe
2.4 Umgebungsbedingungen
2.5 Ästhetische Gründe
2.6 Soziale und ökonomische Gründe
2.7 Thematische Zusammenführung und methodisches Vorgehen
3 DER QUALITATIVE, INTERAKTIVE UND ANPASSUNGSFÄHIGE RAUM
3.1 Terminologien und Dimensionen
3.2 Funktionsweise
3.3 Geometrische programmierbare Trag- und Versorgungsstruktur
3.4 Adaptive und funktionale Oberfläche
3.5 Sensibler und intelligenter Raum
4 FORMFINDUNGSPROZESS UND ÜBERPRÜFUNG
4.1 Parametrisches Computermodell
4.2 Parameter und die Beeinflussung durch den Kontext
4.3 Physische Modelle
4.4 Mock-up
5 SZENARIEN
5.1 Singuläre Einheiten
5.2 Einzelne Raumzelle
5.3 Vernetzte Zellstrukturen
5.4 Netzwerke
6 VERTIEFENDE TECHNOLOGISCHE UND GESELLSCHAFTLICHE STUDIEN
6.1 Kunstinstallation in der Tate Modern (London) und/oder dem MoMA (New York)
6.2 Erweiterung der Polarstation 'Neumeyer III' oder der Internationalen Raumstation [IRS]
7 ABKÜRZUNGEN UND WORTDEFINITIONEN
7.1 Abkürzungen
7.2 Wortdefinitionen
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potenzial "intelligenter Membranarchitektur" als Antwort auf die technologischen, ökologischen und gesellschaftlichen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts. Ziel ist die Entwicklung eines geometrisch und funktional adaptiven Raumkonzepts, das flexibel auf wechselnde Nutzerbedürfnisse und Umgebungsbedingungen reagiert.
- Integration von Technologie in textile Gebäudestrukturen
- Entwicklung adaptiver, programmierbarer Trag- und Versorgungsstrukturen
- Verschmelzung von Architektur mit intuitiven Bedienoberflächen
- Nachhaltigkeit durch materialeffiziente und veränderbare Bausysteme
- Analyse von Interaktionsprozessen zwischen Raum, Mensch und Umgebung
Auszug aus dem Buch
3.5 Sensibler und intelligenter Raum
Der Aufbau einer anpassungsfähigen und funktionalen Oberfläche durch verschiedene Schichten gewährleistet die stufenweise Erweiterung der Funktionalität und Leistungsfähigkeit. Die einzelne Faser stellt dabei die Ausgangsebene für funktionale Anwendungen dar. Die einzelnen Fasern können dabei mit verschiedenen Schichten und Beschichtungen versehen oder als individuelle Hohlfaser mit Einbettungen ausgebildet werden. Die zweite Ebene entsteht durch das Verweben der Fasern und die daraus generierten Geometrien von Geweben. Unterschiedliche Beschichtungen und Einbettungen ermöglichen auch auf dieser Ebene die Anpassung an unterschiedliche funktionale Anforderungen. Die vielfältigste Erweiterungsebene folgt durch die Kombination unterschiedlicher Gewebeschichten, die durch die zahlreichen Knotenpunkten verbunden werden können. Einzelne Schichten fungieren dabei als Versorgungsplattform, die innen- und außenseitig aufgebrachte spezifisch funktionale Schichten zu dem Gesamtsystem vernetzen. Als mögliche Anwendungen sind hier Displays bestehend aus organischen Leuchtdioden, taktile Bedienungsschnittstellen aus oberflächenveränderbaren und sensitiven Touchpads oder intuitive Bedienungsführung durch sensorgesteuerte Erkennungssysteme denkbar. Damit wird das raumbildende und funktionale Gewebe zu einem sensiblen, intelligenten System mit intuitiver Bedienoberfläche.
Dieses sogenannte „Ambient Intelligent Interface“ kann die unterschiedlichsten Sinne ansprechen und auf individuelle Bedürfnisse des Nutzers abgestimmt werden. Dadurch werden die Fähigkeiten der menschlichen Sinne wieder gefordert und weiter ausgebildet. Die Interaktionen mit dem umgebenden adaptiv funktionalen System über die intuitiven Bedienungsschnittstellen, die Reaktionen des Systems auf Umwelt- und Nutzereinflüsse, sowie die Vermittlung von Informationen und Inhalten über die audiovisuellen und taktilen Schnittstellen, führen zu einer umfassenden Integration, erweiterten Auffassungsfähigkeit und einem intuitiveren Umgang mit den virtuellen Bestandteilen des Lebens in der „Vernetzten Gesellschaft“. Dabei wird der Raum zum abstrakten Begleiter, Wegweiser und Beschützer, der uns Informationen vorsortiert und aufbereitet, unsere Sensibilität wieder ausweitet und schult, sowie über kontinuierliche Verwendung von nutzerspezifischen Abneigungen, Vorlieben und Gewohnheiten lernt.
Zusammenfassung der Kapitel
1 VISION, MISSION UND LEITLINIEN: Das Kapitel verortet die Architektur im Kontext globaler ökologischer und gesellschaftlicher Veränderungen und leitet daraus die Notwendigkeit für Anpassungsfähigkeit und technologische Innovation ab.
2 DEFINITION, BEGRÜNDUNG, QUALITÄTEN UND SCHWERPUNKTE: Hier werden die historischen und technologischen Grundlagen textiler Membranarchitektur untersucht und die Notwendigkeit für deren Weiterentwicklung zu intelligenten, adaptiven Systemen begründet.
3 DER QUALITATIVE, INTERAKTIVE UND ANPASSUNGSFÄHIGE RAUM: Dieser Abschnitt beschreibt das spezifische Entwurfsprojekt eines programmierbaren Raumgefüges, das durch dezentrale Steuerung und intelligente Oberflächen auf Umwelteinflüsse reagiert.
4 FORMFINDUNGSPROZESS UND ÜBERPRÜFUNG: Das Kapitel erläutert die methodische Herangehensweise durch parametrische Computermodelle und physische Prototypen zur Validierung der geometrischen Flexibilität.
5 SZENARIEN: Anhand verschiedener Anwendungsbeispiele, von Möbeln bis zu vernetzten Stadtstrukturen, wird die Vielseitigkeit und Skalierbarkeit des entwickelten Systems demonstriert.
6 VERTIEFENDE TECHNOLOGISCHE UND GESELLSCHAFTLICHE STUDIEN: Das Kapitel untersucht anhand konkreter Fallstudien, wie Museen und Forschungsstationen als Reallabore für die Interaktion zwischen Mensch und intelligenter Architektur dienen können.
Schlüsselwörter
Membranarchitektur, Intelligente Gebäude, Adaptive Systeme, Parametrisches Entwerfen, Leichtbau, Textile Architektur, Ambient Intelligence, Mensch-Maschine-Schnittstelle, Nachhaltigkeit, Strukturmechanik, Sensorik, Interaktive Räume, Vernetzte Gesellschaft, Gebäudetypologie, Materialforschung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit erforscht, wie textile Membranarchitektur durch technologische Innovationen zu einem geometrisch und funktional adaptiven System weiterentwickelt werden kann, das aktiv auf Nutzerbedürfnisse und Umweltbedingungen reagiert.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Arbeit verknüpft Architektur, Leichtbau, Informatik und Materialwissenschaft. Zentrale Themen sind die Entwicklung von sensiblen Oberflächen, dezentrale Steuerungssysteme und die Anpassung von Bauwerken an den Klimawandel.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Ziel ist es, ein programmierbares Raumkonzept zu entwerfen, das sich von statischen, unflexiblen Bausystemen löst und durch intelligente Hüllen eine interaktive Beziehung zwischen Mensch, Raum und Umwelt ermöglicht.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Der Autor nutzt einen interdisziplinären Forschungsansatz. Er verbindet Literaturanalysen und technologische Studien mit der praktischen Entwicklung parametrischer Computermodelle und der Erstellung physischer Prototypen (Mock-ups).
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Begründung, die Entwicklung der "Geometric Programmable Structure" (GP3S) und der "Adaptive Functional Surface" (AFS), die computergestützte Formfindung sowie Szenarien zur praktischen Anwendung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Membranarchitektur, adaptive Systeme, intelligente Oberflächen, Leichtbau und interaktive Raumszenarien charakterisiert.
Was versteht der Autor unter dem "GP3S"-System?
Es steht für "Geometric Programmable Structure and Supply System". Es handelt sich um ein Grundgerüst aus oktaedrischen Elementen, das als Tragwerk und gleichzeitig als dezentrales Versorgungssystem für Energie und Daten dient.
Wie wird das Konzept eines "sensiblen und intelligenten Raums" praktisch umgesetzt?
Durch die Integration von Sensoren, Aktuatoren und funktionalen Schichten (wie organischen Leuchtdioden) in das textile Gewebe, wodurch die Architektur selbst zur Schnittstelle wird, die Stimmung und Umgebung analysiert und anpasst.
- Arbeit zitieren
- Fabian Christopher Schmid (Autor:in), 2009, Anspruchsvolle intelligente Membranarchitektur als Lösung für einen geometrisch und funktionalen adaptiven Raum, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/287204
