A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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3D-Printed Future Facade
Der 3D-Druck bietet neue architektonische Potenziale in der Fertigung und im Prototyping. Kleine Serien in geringen Stückzahlen sind bereits wettbewerbsfähig und die digitale Kette (vom digitalen Design zum Produkt) wird mit weniger Ressourcen geschlossen. Die meisten Gebäude sind Prototypen, was bedeutet, dass ihre Gebäudehülle sich in Größe, Funktion und Standort unterscheidet. Wie aber können die Vorteile der additiven Fertigung an den Makrobereich, an die Architektur angepasst werden? Was ist das architektonische Ergebnis? Materialeinsparung und Prozessoptimierung sind auch in der Baubranche ein drängendes Thema. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, ein Beispiel für eine sinnvolle Nutzung der additiven Fertigung in der Architektur zu entwickeln. Ausgewählt wurde die Fassade als ein Bauteil, welches viele verschiedene Funktionen auf einer kompakten Fläche abbildet. Das entwickelte Fallbeispiel dieser Doktorarbeit ist ein Prototyp eines Fassadenelements im Maßstab 1:1 und beinhaltet verschiedene integrierte Fassadenfunktionen wie Dämmung, Lüftung, Sonnenschutz, Tageslichtregulierung und Lastabtragung der Windlasten. Die Ausformulierung einer neuen architektonischen Ausdrucksweise und die Reduzierung der technischen Gebäudeausrüstung werden ebenfalls aufgezeigt. Über Funktionsgeometrien werden die Fassadenfunktionen abgebildet und in ein digitales Modell transferiert, das Fassadenelement wird mittels eines transparenten Kunststoffs über ein FDM-Drucker hergestellt. Durch einen Vergleich eines Standard-Fassadenelements aus Polycarbonat-Paneelen mit dem 3D-gedruckten Fassadenelement werden vergleichbare Ergebnisse ermittelt um eine Potenzialabschätzung abgeben zu können. ; 3D printing offers new architectural potentials in fabrication and prototyping. Small series in the small scale are already competitive and the digital chain (from digital design to product) is closed by using less resources. The majority of buildings are prototypes, which means their building envelope differs in size, function and location. However, how can the advantages of additive manufacturing be adapted to the macro scale, to architecture? What is the architectural outcome? Material savings and process optimization are urgent topics in the building industry as well. Aim of this doctoral thesis is to develop a showcase of a meaningful usage of additive manufacturing in architecture. Chosen was the façade as a building component which enhances many different functions on a small building area. The showcase of this research project is a 1:1 prototype façade element and it includes integrated façade functions (loadbearing, insulation, ventilation, sun protection, daylight regulation). This will also show the chance of a new architectural language and the reduction of technical support. By comparing a standard façade element out of polycarbonate panels with a 3D-printed functional integrated façade panel with functional geometries using transparent plastic and the existing additive manufacturing process FDM.
3D-Printed Future Facade
Der 3D-Druck bietet neue architektonische Potenziale in der Fertigung und im Prototyping. Kleine Serien in geringen Stückzahlen sind bereits wettbewerbsfähig und die digitale Kette (vom digitalen Design zum Produkt) wird mit weniger Ressourcen geschlossen. Die meisten Gebäude sind Prototypen, was bedeutet, dass ihre Gebäudehülle sich in Größe, Funktion und Standort unterscheidet. Wie aber können die Vorteile der additiven Fertigung an den Makrobereich, an die Architektur angepasst werden? Was ist das architektonische Ergebnis? Materialeinsparung und Prozessoptimierung sind auch in der Baubranche ein drängendes Thema. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, ein Beispiel für eine sinnvolle Nutzung der additiven Fertigung in der Architektur zu entwickeln. Ausgewählt wurde die Fassade als ein Bauteil, welches viele verschiedene Funktionen auf einer kompakten Fläche abbildet. Das entwickelte Fallbeispiel dieser Doktorarbeit ist ein Prototyp eines Fassadenelements im Maßstab 1:1 und beinhaltet verschiedene integrierte Fassadenfunktionen wie Dämmung, Lüftung, Sonnenschutz, Tageslichtregulierung und Lastabtragung der Windlasten. Die Ausformulierung einer neuen architektonischen Ausdrucksweise und die Reduzierung der technischen Gebäudeausrüstung werden ebenfalls aufgezeigt. Über Funktionsgeometrien werden die Fassadenfunktionen abgebildet und in ein digitales Modell transferiert, das Fassadenelement wird mittels eines transparenten Kunststoffs über ein FDM-Drucker hergestellt. Durch einen Vergleich eines Standard-Fassadenelements aus Polycarbonat-Paneelen mit dem 3D-gedruckten Fassadenelement werden vergleichbare Ergebnisse ermittelt um eine Potenzialabschätzung abgeben zu können. ; 3D printing offers new architectural potentials in fabrication and prototyping. Small series in the small scale are already competitive and the digital chain (from digital design to product) is closed by using less resources. The majority of buildings are prototypes, which means their building envelope differs in size, function and location. However, how can the advantages of additive manufacturing be adapted to the macro scale, to architecture? What is the architectural outcome? Material savings and process optimization are urgent topics in the building industry as well. Aim of this doctoral thesis is to develop a showcase of a meaningful usage of additive manufacturing in architecture. Chosen was the façade as a building component which enhances many different functions on a small building area. The showcase of this research project is a 1:1 prototype façade element and it includes integrated façade functions (loadbearing, insulation, ventilation, sun protection, daylight regulation). This will also show the chance of a new architectural language and the reduction of technical support. By comparing a standard façade element out of polycarbonate panels with a 3D-printed functional integrated façade panel with functional geometries using transparent plastic and the existing additive manufacturing process FDM.
3D-Printed Future Facade
2020-03-30
Theses
Electronic Resource
German