Digital Manufacturing Workshop

Welche Auswirkungen hat der konsequente Einsatz von digitalen Fertigungsmethoden auf den Prozess der Konstruktion und Fertigung?

Diese zentrale Frage stellte sich Prof. Alexander Stahr und 16 Studierende des Architekturstudiengangs zu Beginn der Intensivwoche im Frühsommer 2019. Am Beispiel einer Regalwand, einer Sitzbank sowie 16 individuell gestalteten Lampen wurde innerhalb der PC-Pools und den Werkstätten der Fakultät Architektur und Sozialwissenschaften die Anwendbarkeit der Mixed- und Augmented-Reality-Brille „Microsoft HoloLens“ in Zusammenhang mit numerisch gesteuerten Fertigungsanlagen untersucht.

Lampen LAMELLA

Die Studierenden konnten den Umgang mit algorithmischen Planungswerkzeugen bereits am ersten Workshoptag erproben. Hierfür hatte das Planungsteam eine Definition eines Lampentyps vorbereitet. Diese Programmierung setzte lediglich den Konstruktionstyp fest; Die Form der Lampenschirme konnte frei entwickelt werden. 

Einzig die Konstruktion, bestehend aus zwei horizontalen Ringen in die radiale Lamellen gesteckt werden, ist gleich.

Die Fertigung fand ebenfalls digital mittels direkter Übergabe der noch im Algorithmus erzeugten Zuschnittdaten an einen CNC-Lasercutter statt. Dadurch war es fast jedem Studierenden möglich den eigenen Entwurf bereits am ersten Tag nicht nur zu entwickeln, sondern ebenfalls zu realisieren.

Die Vielfalt der entstandenen Lampen geht weit über die Erwartungen des Workshop-Teams hinaus. Es entstanden neben Hänge- auch Stehlampen, es wurde lackiert und mit verschiedenen Materialien experimentiert. Einige Studierende erweiterten sogar den vorbereiteten Algorithmus, um ihre Ideen zu realisieren.

Regalwand MATRIX

Individualisierte Designermöbel machen dank parametrisierter Planung Möbeldiscountern Konkurrenz!

Das Regal "Matrix" ist ein solches, parametrisch strukturiertes Möbelstück. In einem Grasshopper Script sind die Parameter Regalhöhe, Regalbreite, Regaltiefe sowie Anzahl der Regalböden und -Schwerter und deren individuelle Ausbuchtungen im Handumdrehen adjustierbar. 

Der letztlich realisierte Entwurf, bereitgestellt von Clara Miksch, wurde in seiner Dimension so angepasst, dass er sich lückenlos in eine bereits vorhandene Raumniesche unserer Ateliers einfügt. Bei der Gestaltung der Auswölbungen und Einbuchtungen hat Clara ihrer Intuition freien Lauf gelassen. 

Ähnlich intuitiv lässt sich das Regal auch montieren. Ohne zusätzliche Verbindungsmittel können die einzelnen Lamellen händisch ineinander geschoben werden und steifen sich dann gegenseitig aus. Um das zu gewähreisten müssen die Schlitze in den Lamellen groß genug sein um einen gewaltlosen Einschub zu ermöglichen, dürfen gleichzeitig aber nicht zu viel Spiel zulassen, da sich das Regal anschließend bewegen könnte.

Um die am Computer genereierten Freiformen der jeweils individuellen Regalböden und Regalschwerter ohne Umwege auf den Sperrholzplatten anzureißen, wurden die Konturen der Geometrie mit Hilfe einer Augmented-Reality-Brille in den Arbeitsraum projeziert und auf das Werkstück übertragen. Das macht Spaß und spart Papier!

Bank SLICE.CHAIN

Bequem sitzen, ein Anspruch den jeder an ein Sitzmöbel hat. Wenn dieses auch noch nach den eigenen Bedürfnissen entworfen, individuell geplant und vor Ort kostengünstig gefertigt werden kann ist es um so besser.

Das Projekt „Slice.Chain“ ist so ein Objekt. Digital-parametrisch entworfen, adaptiv-parametrisch frei individualisierbar und nach den eigenen Bedürfnissen ergonomisch anpassbar. Mittels einer Grasshopper Definition und einstellbarer Parameter für die Form können so die Sitzfläche, die Sitzhöhe, Konstruktionsdetails, die Anzahl und der Abstand der einzelnen Slices definiert und unterschiedlichste Sitzmöbel, sei es eine Bank, ein Sofa, ein Sessel, ein Stuhl oder ein Hocker, generiert werden.

Der konstruktive Clou des Ganzen ist die Trennung der Bauteile in reine Druck- und Zugelemente. Ideengeber für das zu Grunde liegende Konstruktionskonzept war Workshopteilnehmer Niklas Rother. So wurden die Slices auf ein Zugband, hier einen Spanngurt, wie auf eine Perlenkette zunächst in eine Richtung und anschließend über eine Umlenkung an den Stirnseiten ebenfalls in die andere Richtung aufgefädelt und auf der entsprechend gegenüberliegenden Stirnseite zusammengezurrt. Der Aufbau und auch ein Abbau sind somit so einfach wie nur denkbar, da weder Werkzeuge noch Verbindungsmittel, wie Nägel oder Leim, benötigt werden und alles ohne abstehende Teile platzsparend verstaut werden kann.

Auf das Spannband aufgesteckte serielle kammartige Abstandshalter zwischen den Slices sorgen dafür, dass diese in Position gehalten werden und die durch das Zugband eingebrachten Kräfte von Slice zu Slice übertragen werden. Außerdem verleihen sie dem Sitzmöbel seinen ganz eigenen Charme.

Die Fertigung der freigeformten Slices wurde dabei ebenso einfach und intuitiv gehandhabt. Es wurde hierbei nichts gemessen oder NC-bearbeitet. Die digitalen Daten wurden unmittelbar nach Einstellung der Parameter mittels einer Mixed-Reality Brille adaptiv auf die Plattenwerkstücke übertragen und ausgeschnitten. Auf diese Weise entfallen viele zusätzliche und zeitaufwendige Arbeitsschritte, wie das Anfertigen von Ausführungsplänen, das Vermaßen komplexer Formen sowie die Programmierung von Fräspfaden.

Projektbeteiligte

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Alexander Stahr, Felix Schmidt-Kleespies M.A., Cristoph Dijoux M.Sc., Martin Dembski M.Sc.

Beteiligte:

Johannes Beier, Richard Billep, Ilia Covila, Julian Förtsch, Sven Frank, Kamal Sayed Hasibullah, Hagen Ludwig, Clara Miksch, Jonas Müglich, Tammo Petersen, Matthias Reinirkens, Emilia Reuter, Niklas Rother,  Franziska Schopfer, Michael Seeck, Nele Stock, Daniel Weber, Kamilla Zimmer