EMD Institut für Entwurf, Medien und Darstellung · Bachelor, Master und Diplom | Stegreifentwurf Structural Oscillations EMD Ziel ist die Erarbeitung eines komplexen, biegsamen

_Institut für Entwurf, Medien und DarstellungWM Dipl.-Ing. M.A. Carolin HöflerTutoren André Gerken | Maren Grzesik | Hendrik Lindemann | Aida Nejad | Christoph Peetz | Robert UhlSekretariat Katrin HellbachFon 0531. 391. 3559 | 3562Email [email protected] www.imd.tu-bs.de | www.carolinhoefler.de

Wintersemester 2010/11

Bachelor, Master und Diplom | StegreifentwurfStructural Oscillations

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Ziel des Stegreifs ist die Entwicklung einer flächigen Raumstruktur aus starrem Material, die aufgrund einer spezifischen Materialbearbeitung bzw. -fügung biegsam und verformbar wird.

Diese Struktur soll mit dem institutseigenem Laserschneidegerät realisiert werden, wofür eine digitale Zeichnung zu erstellen ist. Am Samstag und Sonntag wird der Werkstättenleiter André Gerken Eure entworfenen Strukturen lasern. Er wird heute, am Freitag, um 12.00 Uhr eine kurze Lasereinführung geben. Bitte seid zu diesem Termin anwesend, damit er mit Euch mögliche Lasertermine koordinieren kann.

Schritt 1 _Biegsame, flexible Struktur aus steifem Material entwerfenIm Wesentlichen stehen zwei Verfahren der Materialbearbeitung zur Auswahl, um steife Materialien biegsam und flexibel zu machen:

VERFAHREN 1:die Perforation von Flächen mittels linearer, serieller Einschnitte (subtraktives Formbildungsverfahren) (siehe „Dukta“-Beispiele auf den folgenden Seiten)

VERFAHREN 2:die gelenkige Fügung von seriellen Einzelelementen (Stäben, Streifen, Einzelflächen) (additives Verfahren)(siehe Gramazio & Kohler etc. auf den folgenden Seiten)

Entscheidet Euch für EIN Bearbeitungsverfahren!

Entwerft daraufhin ein rhythmisches Muster, das in ein Plattenmaterial eingeschnitten oder zu einem Stabwerk verarbeitet wird, und die Verformung der Struktur erlaubt. Dies kann ein Muster in Gestalt eines Rasters sein, das entweder seriell-gleichbleibend, dafür aber komplex ist, oder das Variationen über die Länge der Struktur aufweist. Das Muster kann auch so strukturiert sein, dass es Stellen der Verdichtung oder Verengung gibt, und dann wieder Stellen der Aufweitung. Je enger die Linien sind, desto biegsamer ist die Struktur. Je weiter die Linien auseinanderliegen, desto starrer wird die Struktur.

„Dukta” von Christian Kuhn und Serge Lunin, Zürich




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Ziel ist die Erarbeitung eines komplexen, biegsamen Flächengebildes. Insofern ist es notwendig, sehr fein und präzise zu arbeiten – das betrifft sowohl die feine Einschnittstruktur bei Bearbeitungsverfahren 1 (Dukta) als auch die zarte Verbindung von Stäben/Streifen etc. mit Gelenken bei Bearbeitungsverfahren 2.

Zur Untersuchung und Entwicklung der flexiblen Struktur sind zunächst zwei Formvarianten aus Pappe (Flächen oder Streifen) zu erstellen, um die Biegsamkeit der Struktur zu erproben. Die Formvarianten sind ebenfalls zu lasern.

Größe der zwei Formvarianten:bei Wahl des Bearbeitungsverfahrens 1 „Dukta“: jeweils 40 x 10 cm und 3 Platten à 3 mm schichtenoderbei Wahl des Bearbeitungsverfahrens 2 „Stäbe/Streifen/Einzelflächen“jeweils 20 x 15 cm, Stärke frei wählbar

Schritt 2 _Sperrholz lasernVon den beiden Formvarianten wählt Ihr die für Euch überzeugendere Variante aus, vergrößert sie, entwickelt sie weiter und lasert sie aus einem hochwertigen Material (Sperrholz, Plexi).

Bei Wahl des Bearbeitungsverfahrens 1 „Dukta“:Größe der zu lasernden Struktur _48 x 15 cmStärke der zu lasernden Struktur _9-12 mm (3-4 Platten à 3 mm schichten und verleimen, bei Wunsch auch mehr Schichten)

Bei Wahl des Bearbeitungsverfahrens 2 „Stäbe/Streifen/Einzelflächen“:Größe der zu lasernden Struktur _40 x 20 cmStärke der gelenkig gefügten Stäbe/Streifen/Flächen _3 bis 6 mm (ist aber letztendlich konzeptabhängig und daher frei wählbar)

Jedem Stegreifteilnehmer stehen 3 bis 4 Sperrholzplatten in der Größe von 76 x 50 cm und in der Stärke von 3 mm KOSTENLOS zur Verfügung. Für das Lasern werden die normalen Preise für Studierende erhoben.

Schritt 3 _FotografierenVon der gelaserten Struktur sind drei ausgewählte Fotografien in der Größe 20 x 27 cm im Querformat zu erstel-len, die folgende Kriterien erfüllen sollen:

1. Die Fotografien dienen sowohl der Dokumentation der Struktur als auch ihrer Inszenierung mit Licht/Schatten und ausgewählten einfarbigen Hintergründen (schwarz, grau, weiss).2. Die Fotos stellen unterschiedliche Verformungsmöglichkeiten der gelaserten Flächenstrukturen dar.3. Die Plastizität der Struktur soll fotografisch hervorgehoben werden (wenig Vorderlicht, mehr Seitenlicht verwenden).4. Entweder handelt es sich um Schwarz-Weiss-Fotografien oder Fotografien mit geringer Farbigkeit.5. Die Bilder sollen von bestechender Schärfe sein.6. Photoshop wird nur eingesetzt, um bei Bedarf die Bilder zu beschneiden, die Farbwerte geringfügig zu verändern, die Farbsättigung zu verringern, Kontraste zu erhöhen und insgesamt aufzuhellen oder abzudunkeln (keine Filter-Effekte).




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Lasst Euch Zeit zum Fotografieren. Um ein überzeugendes Foto zu erstellen, solltet Ihr verschiedene Positionen der Struktur im Raum, unterschiedliche Hintergründe und Beleuchtungssituationen erproben. Bei Bedarf könnt Ihr die Fotoleinwände des EMD und die Fotolampen verwenden (bitte sorgsam damit umgehen, Fotolampen nach Betrieb am Kippschalter an der Lampe ausschalten, NIE Stecker ziehen!).

Die Fotos sollen auf schwerem Papier und mit hoher Qualität ausgedruckt werden.Beispielabbildungen sind auf der letzten Seite zu sehen.

TERMINEAusgabe _Fr., 7. Januar 2011, ab 10.00 Uhr imSekretariat des EMD oder im Download-Bereich www.imd.tu-bs.deEinführung in das CNC-Laserverfahren _Fr., 7. Januar 2011, 12.00 Uhr im MediaLab des EMD Abgabe _Mo., 10. Januar 2011, bis 12.00 Uhr im Sekretariat des EMD

ABGABELEISTUNGEN- zwei kleinere Flächenstrukturen als Varianten aus Pappe oder Holzstäben (Größen siehe Seite 2, Schritt 1)- eine große Flächenstruktur aus Sperrholz oder Plexi (Größen, siehe Seite 2, Schritt 2)- digitale Laserzeichnungen der entworfenen Strukturen als hoch aufgelöste pdfs auf einer CD - mindestens drei Fotografien der gelaserten Sperrholzstruktur, je 20 x 27 cm (blasenfrei aufgezogen auf 5 mm Kappa Print)- digitale Daten der Fotografien (als hoch aufgelöste jpgs) ebenfalls auf CD

Viel Spass beim Entwerfen, ich freue mich auf Eure Ergebnisse,Carolin Höfler

P.S. Bei Fragen, die sich nicht durch den Aufgabentext beantworten lassen, bitte mailen an [email protected].

links: subtraktives Verfahren „Dukta”; rechts: additives Verfahren mit Stäben




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Mögliche Verfahren der Materialbearbeitung,um starre Werkstoffe biegsam zu machen




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„Dukta” von Christian Kuhn und Serge Lunin, Zürich, www.dukta.com„Dukta”, wie die Designer Christian Kuhn und Serge Lunin ihr Verfahren der Holzverarbeitung nennen, arbei-tet mit der Schlitzung von Holzplatten. Die Schlitze werden von zwei Längsseiten so tief in die Platte gefräst, dass sie in der Mitte überlappen. Diese Überlappung hat den überraschenden Effekt, dass die Platten nicht nur linear biegbar werden, sondern auch verdreht werden können. Durch linear gefräste Einschnitte können steife Materialien biegsam gemacht und dreidimensional verformt werden. Verschiedene Schnittvarianten erweitern den Rahmen möglicher Verformungen und Anwendungen. Die zunächst steifen Platten werden flexibel wie Gummimatten. Derart plastisch verformbar, bekommt Holz ganz neue Qualitäten und Anwendungsgebiete. Dukta wurde 2007 mit dem Innovationspreis „holz 21” ausgezeichnet.




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„Dukta” von Christian Kuhn und Serge Lunin, Zürich, www.dukta.com




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Gramazio & Kohler _Das sequentielle Tragwerk, ETH Zürich | www.dfab.arch.ethz.ch/web/d/lehre/index.htmlDas Forschungsprojekt „Das sequentielle Tragwerk” untersucht Flächenstrukturen, bei denen individuell zuge-schnittene Stäbe additiv gefügt werden. Teilweise sind die Stäbe gelenkig miteinander verbunden, so dass eine Oberflächenstruktur nacheinander unterschiedliche Formzustände annehmen kann. Durch eine regelbasierte Beschreibung des Systems kann auf lokale spezifische Anforderungen des Tragwerks reagiert werden. Die Aus-gestaltung des Tragwerks beeinflusst direkt die räumlichen Qualitäten und die Lichtstimmung im Innenraum. So entstehen differenzierte Systeme, welche sowohl strukturelle, als auch räumliche und formale Kriterien in einer Struktur vereinen.




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Gramazio & Kohler _Das sequentielle Tragwerk, ETH ZürichDie Erkenntnisse der modellhaften Arbeiten des Kurses „Das sequentielle Tragwerk” (siehe eine Seite vor-her) wurden anschließend zu einer selbsttragenden temporären Installation im Außenraum der ETH Zürich weiterentwickelt. Die Aufgabe umfasste den Entwurf einer begehbaren Installation zur Verschattung einer stark sonnenexponierten Terrasse. Studien von physischen Hängekettenmodellen und deren digitale Simu-lation bildeten die Grundlage zur iterativen Formfindung der Struktur. Die Struktur besteht aus 26 einzelnen digital fabrizierten Modulen, welche vor Ort zu 11 Bögen zusammengesetzt und manuell aufgerichtet wurden. Die Stapelung der Latten zu einem diagonalen Gitter erlaubt die Lastabtragung in mehreren Richtungen und unterstützt die Schalenwirkung der Gesamtstruktur. Das parametrische Tragwerkssystem reagiert auf lokale statische Anforderungen durch eine Anpassung der statischen Höhe. Durch eine zusätzliche Verdrehung und variable Längenänderung der Latten wurde auf die lokale Ausrichtung der Sonneneinstrahlung reagiert und die Verschattungswirkung gezielt gesteuert.




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Faltung von Santiago CalatravaFür ein Industriegebäude der Firma Ernsting in Coesfeld entwarf Santiago Calatrava Tore aus gereihten und gelenkig miteinander verbundenen Streifenelementen, die nach oben gefaltet werden. Der „horizontale Knick” verläuft in der Mitte der Tore in einem leichten Bogen nach unten. Die geöffneten Tore bilden geschwungene Vordächer.

Hyperbolisches Paraboloid, verformbares Fadenmodell mit Gewichten Das wesentliche Kennzeichen eines hyperbolischen Paraboloiden ist, dass eine wind - schiefe Fläche aus geraden Linien/Stäben erzeugt werden kann. Bei dem vorliegenden Modell kann das Netz aus gegenläufig gespannten, mit Gewichten versehenen Fäden verändert werden, da der Rahmen aus gelenkig miteinander verbundenen Stäben besteht.




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Fabio Gramazio und Matthias Kohler _Die sequenzielle Wand, ETH ZürichIn dem Forschungsprojekt „Die sequenzielle Wand” von Gramazio/Kohler untersuchen Studierende das konstruktive und architektonische Potential additiv gefügter Holzstäbe, die unter Zuhilfenahme digitaler Produktionsverfahren individuell geschnitten und gefügt werden können. In 1:1-Installationen werden hoch aufgelöste Strukturen mit subtilen Übergängen entwickelt, wobei ein Wechselspiel zwischen der rhythmischen Wiederholung der Holzlatten und ihrer feinen Längenabstufung entsteht.




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„Wooden Textiles” von Elisa Strozyk | www.elisastrozyk.deDas harte Material Holz wird zur weich fließenden Oberfläche, indem es durch Laser in kleine Teile zerschnitten und zweiseitig (!) auf ein textiles Basismaterial wie Stoff oder Mikrofaser aufgebracht wird. Der Grad der Fle-xibilität hängt von der Größe der Form und der Stärke der verwendeten Holzplättchen ab. Kleine Teile ergeben eine stoffartige, textile Oberfläche, während größere einen fast konstruktiven, architektonischen Charakter bekommen.




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Biegsame Modulgefüge, Michael Hensel und Achim Menges, Studienarbeit an der AA LondonSerielle Module aus Sperrholz werden – wie Perlen auf eine Schnur – auf Drähte aufgezo-gen, die in einer bestimmten Form gespannt sind. Auf diese Weise entstehen zweisinnig gekrümmte Flächen aus steifen Gleichteilen.




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Metallarbeiten von Haresh LalvaniÄhnlich einem Streckmetall werden Bleche durch Ein-schnitte formbar gemacht und können in dreidimensio-nale Oberflächen gebogen werden. Die Art und Vertei-lung der Schnitte bestimmt den Grad der Verformbarkeit der metallenen Oberfläche.

„Clouds” von Ronan & Erwan BouroullecAls re-organisierbare textile Strukturen für Wände, Decken oder als Raumteiler entwarfen Ronan und Erwan Bou-roullec die „clouds”. Das System besteht aus Einzelmodulen, die sich zu freien Formen zusammensetzen lassen.




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ZipShaping von designtoproduction | www.designtoproduction.chEin innovatives Herstellungsverfahren, um Plattenmaterialien ohne Formwerkzeuge zu biegen, ist „ZipShape”. Ein Bauteil besteht aus zwei Holzplatten, die mit einer gegenüberliegenden Zinkung versehen sind. Die Zinken sind geometrisch so ausgebildet, dass die beiden Platten nur in der gewünschten Krümmung exakt zusammen-passen. So ist die fertige Form bereits während des Fügungsprozesses der Platten präzise definiert und muss nicht durch zusätzliche Hilfskonstruktionen hergestellt werden. Die Detaillierung der Zinkengeometrie erfolgt per CAD, dabei können Materialstärke, Zinkenbreite, Zinkenhöhe und Neigung als Parameter variiert werden, um die gewünschte Krümmung zu erreichen. Die so detaillierten Bauteile werden dann mittels einer CNC-Fräse hergestellt und anschließend verleimt.




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Strategien der fotografischen Darstellung




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Beispielhafte Fotografien von Studienarbeiten am EMDIm Rahmen des Stegreifs sind drei Fotografien (20 x 27 cm_quer) der gelaserten Struktur zu erstellen, die folgende Kriterien erfüllen sollen:1. Die Fotografien dienen sowohl der Dokumentation der Struktur als auch ihrer Inszenierung mit Licht/Schatten und ausgewählten einfarbigen Hintergründen (schwarz, grau, weiss).2. Die Fotos stellen unterschiedliche Verformungsmöglichkeiten der gelaserten Flächenstrukturen dar.3. Die Plastizität der Struktur soll fotografisch hervorgehoben werden (daher Seitenlicht verwenden).4. Entweder handelt es sich um Schwarz-Weiss-Fotografien oder Fotografien mit geringer Farbigkeit .5. Die Bilder sollen von bestechender Schärfe sein.6. Photoshop wird nur eingesetzt, um bei Bedarf die Bilder zu beschneiden, die Farbwerte geringfügig zu verän-dern, die Farbsättigung zu verringern, Kontraste zu erhöhen und insgesamt aufzuhellen oder abzudunkeln.7. Die Fotos sollen auf schwerem Papier und mit hoher Qualität ausgedruckt werden.

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