Klassische Bauweisen setzen aus Kostengründen meist auf identische Bauteile in Massenfertigung. Architektonisch anspruchsvolle, materialsparende Leichtbau- und Freiformstrukturen scheitern in der Praxis oft an den traditionellen, zeit- und personalintensiven Handwerksmethoden. Das Forschungsprojekt AMiCo will diesen Widerspruch auflösen. Ziel ist es, eine durchgängige, digital automatisierte Prozesskette vom Entwurf bis zur vollautomatischen Fertigung geometrisch individueller Knotenelemente in Losgröße eins zu entwickeln.

Der innovative Lösungsansatz basiert auf dem Konzept “ParaKnot3D”. Dabei werden günstige, baugleiche Verbindungsstäbe mit digital maßgeschneiderten, unikalen 3D-Druck-Knoten kombiniert. Die gesamte geometrische Komplexität und statische Toleranz der Struktur wird lokal auf diese Knoten übertragen. Dadurch können doppelt gekrümmte Leichtbautragwerke materialsparend realisiert werden, während alle Verbindungsstäbe dieselbe Länge behalten. Mittels parametrischer Entwurfswerkzeuge sowie integrierter Finite-Elemente-Analysen (FEM) und Topologieoptimierungen wird die Datenbasis für diese Bauteile automatisch erzeugt, um Druckzeit und Materialeinsatz zu minimieren.

Dass dieser Ansatz funktioniert, zeigten erste Entwürfe wie der Demonstrator “Swaying Straws”. Im Nachfolgeprojekt „InNoFa“ (Individual Node Facade) und "InNoFa 2.0" wurde das Konzept professionalisiert. Hierbei entstand an der HTWK Leipzig ein großformatiges Fassaden-Mock-Up. Die algorithmisch gestalteten Aluminiumknoten wurden im Selective-Laser-Melting-Verfahren (SLM) gedruckt und biegesteif montiert. Eine Besonderheit ist die bionische Ausrichtung an effizienten Netz- und Wabenstrukturen der Natur. Die größte Herausforderung der nahen Zukunft liegt nun darin, diesen lückenlosen, digitalen Entwurfs- und Produktionsprozess aus dem akademischen Rahmen auf reale Bauprojekte im Alltag zu übertragen.

Keywords: 3D-Druck, Knotenelement, Parametrik, Leichtbau, Ressourceneffizienz, Digitale Prozesskette