A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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Additive fabrication of large scale heterogenous architectural components
Aktuelle Neuerungen im Bereich der Softwareentwicklung, wie zum Beispiel parametrisches und volumetrisches Modellieren, erlauben Architekten traditionelle Arbeitsweisen vor allem im Bereich der Modellierungsstechnik neu zu überdenken. Traditionell sind architektonische Elemente oft als homogene Objekte modelliert und beschrieben, welche zumeist aus einen einzigen Material bestehen. In Fällen in denen interne strukturelle Mikrostrukturen auftreten, sind diese zumeist gleichförmig und/oder periodisch ausgeprägt. Durch Finite-Elemente-Analyse können architektonische Elemente zwar simuliert werden und zeichnen sich danach durch eine optimierte externe Hüllgeometrie aus, jedoch informieren sie bislang nicht eine denkbare innere Konfiguration struktureller Mikrostrukturen. Im Gegensatz dazu zeichnen sich die meisten natürlichen Strukturen durch Heterogenität aus, was bedeutet das sie über eine komplexe interne strukturelle und funktionale Zusammensetzung verfügen, welche durch alle skalaren Maßstabsebenen erhalten bleiben. Benachbarte Wissenschaftsbereiche untersuchen daher bereits die Anwendung von zeitgenössischen CAD/CAM-Systemen um dadurch eine neue Typologie von digital vorkonfektionierten und additive hergestellten heterogenen Strukturen zu definieren. In dieser digitalen Prozesskette, steht das resultierende digital informierte 3D-Modell in einer 1:1 Beziehung zu seinem additiv hergestellten Gegenstück. Die so installierte enge Verflechtung, von Form, Material und Performanz zeigt einen neuen optimierteren und nachhaltigeren Fabrikationskreislauf auf.
The lecture outlines a novel digital workflow for the design, simulation and fabrication of large-scale additively manufactured heterogenous architectural elements. The presented free-form column is equipped with a three-dimensionally graded heterogenous inner structure, encased in a volumetric envelope, that has been extracted from the structural form-finding process of topology optimization. The experimental design method is bifurcated into two categories, one that globally defines an overall geometric hull shape and an other one, which locally alternates the internal configuration of its structural core, based on the local stress values, that were generated within the optimization sequence. In the described digital process, the informed and calibrated 3D-Model stands in a 1:1 relationship to its subsequent additively fabricated counter piece of large scale. The insertion of a tight interdependency between form, performance and matter points to an enhanced more sustainable and environment friendly manufacturing cycle.
Additive fabrication of large scale heterogenous architectural components
Aktuelle Neuerungen im Bereich der Softwareentwicklung, wie zum Beispiel parametrisches und volumetrisches Modellieren, erlauben Architekten traditionelle Arbeitsweisen vor allem im Bereich der Modellierungsstechnik neu zu überdenken. Traditionell sind architektonische Elemente oft als homogene Objekte modelliert und beschrieben, welche zumeist aus einen einzigen Material bestehen. In Fällen in denen interne strukturelle Mikrostrukturen auftreten, sind diese zumeist gleichförmig und/oder periodisch ausgeprägt. Durch Finite-Elemente-Analyse können architektonische Elemente zwar simuliert werden und zeichnen sich danach durch eine optimierte externe Hüllgeometrie aus, jedoch informieren sie bislang nicht eine denkbare innere Konfiguration struktureller Mikrostrukturen. Im Gegensatz dazu zeichnen sich die meisten natürlichen Strukturen durch Heterogenität aus, was bedeutet das sie über eine komplexe interne strukturelle und funktionale Zusammensetzung verfügen, welche durch alle skalaren Maßstabsebenen erhalten bleiben. Benachbarte Wissenschaftsbereiche untersuchen daher bereits die Anwendung von zeitgenössischen CAD/CAM-Systemen um dadurch eine neue Typologie von digital vorkonfektionierten und additive hergestellten heterogenen Strukturen zu definieren. In dieser digitalen Prozesskette, steht das resultierende digital informierte 3D-Modell in einer 1:1 Beziehung zu seinem additiv hergestellten Gegenstück. Die so installierte enge Verflechtung, von Form, Material und Performanz zeigt einen neuen optimierteren und nachhaltigeren Fabrikationskreislauf auf.
The lecture outlines a novel digital workflow for the design, simulation and fabrication of large-scale additively manufactured heterogenous architectural elements. The presented free-form column is equipped with a three-dimensionally graded heterogenous inner structure, encased in a volumetric envelope, that has been extracted from the structural form-finding process of topology optimization. The experimental design method is bifurcated into two categories, one that globally defines an overall geometric hull shape and an other one, which locally alternates the internal configuration of its structural core, based on the local stress values, that were generated within the optimization sequence. In the described digital process, the informed and calibrated 3D-Model stands in a 1:1 relationship to its subsequent additively fabricated counter piece of large scale. The insertion of a tight interdependency between form, performance and matter points to an enhanced more sustainable and environment friendly manufacturing cycle.
Additive fabrication of large scale heterogenous architectural components
Grossformatige Additive Fabrikation Heterogener Architektonischer Bauteile
Büning, Daniel (author)
2014
13 Seiten, 2 Bilder, 12 Quellen
(nicht paginiert)
Conference paper
Storage medium
English
Architectural Applications and Workflows for Additive Fabrication with Concrete
| Springer Verlag | 2020
| Wiley | 2001