Hygro Design – Architektonische Anwendungen von funktional abgestuften, selbstformenden Holzkomponenten
Selbstformendes Holz ist eine neue Holzbautechnik, die erhebliche Potenziale bietet, wie beispielsweise eine material- und prozesseffiziente Fertigung und potenziell neuartige strukturelle Typologien, aber auch Herausforderungen mit sich bringt, wie beispielsweise einen unkonventionellen, materialorientierten Entwurfsprozess. Die ökologische Relevanz ist offensichtlich, nicht nur für eine Expansion der Holzbauindustrie insgesamt, sondern auch für die Verbesserung der Materialeffizienz, die Integration verschiedener Holzarten und die Ausweitung auf Anwendungen, die noch immer von kohlenstoffintensiven Materialien dominiert werden. In dieser Hinsicht hat selbstformendes Holz in Projekten wie dem Urbach Tower und dem HygroShell einzigartige Aussichten bewiesen.
Diese Arbeit versucht, durch die Integration mehrerer Holzarten (Europäische Buche und Europäische Fichte), eine umfassendere Bewertung potenzieller architektonischer Anwendungen und struktureller Typologien sowie die Entwicklung eines neuartigen rechnergestützten Entwurfsrahmens für funktional abgestufte selbstformende Holzkonstruktionen einen Schritt weiter zu gehen. Um eine Vielzahl von Entwicklungen zu ermöglichen, wurden Materialversuche und typologische Analysen sowie rechnergestützte Methoden wie objektorientiertes Design, Netzrelaxation und Finite-Elemente-Analyse eingesetzt. Dazu gehören ein besseres Verständnis des Verhaltens selbstformender Platten mit gemischten Fichten-Buchen-Aktivschichten und Längskrümmungsgradienten, die Auswahl von Auskragungen als beispielhafte Typologie und deren anschließende Strukturanalyse sowie eine C#-Klassenbibliothek und eine Grasshopper-Plugin-Schnittstelle für den Entwurf selbstformender Strukturen mit variablen Holzarten, Krümmungen und Dicken. Diese Entwicklungen gipfelten in der Konstruktion und Fertigung einer großformatigen, funktional abgestuften, selbstformenden Auslegerkonstruktion. Diese Struktur ermöglichte eine detaillierte und kritische Bewertung der eingesetzten Techniken und bot zudem einen Einblick in reale Anwendungen, die in theoretischer Form weiter untersucht wurden.
Diese Arbeit bietet einen erweiterten Blick auf selbstformende Holzkonstruktionen als hochgradig zielgerichtete und effiziente Material-Struktur-Systeme, die durch funktional abgestufte natürliche Materialeigenschaften auf architektonische, strukturelle und ökologische Anforderungen reagieren.
ITECH M.Sc. Thesis Projekt 2023: Hygro Design – Architektonische Anwendungen von funktional abgestuften, selbstformenden Holzkomponenten
Alex Reiner, Edgar Schefer, Aaron Wagner
Thesis Berater: Laura Kiesewetter, Axel Körner
Thesis Betreuer: Prof. Achim Menges
Zweiter Betreuer: Prof. Jan Knippers
Unterstützung herausragender Masterarbeiten
digitize wood unterstützt die Realisierung von Prototypen im Rahmen von ITECH Masterthesen. Wir freuen uns, den Nachwuchs im Holzbau damit fördern zu können und gratulieren Alex Reiner, Edgar Schefer und Aaron Wagner zum erfolgreichen Studienabschluss!
