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Vortrag

Entwicklung einer variablen Leichtbau-Gitterschale für mobile Architekturanwendungen

Wednesday (26.06.2019)
18:05 - 18:25 Uhr

Mobile Architekturen existieren bereits seit den Anfängen des menschlichen Bauens und zeichnen sich seit jeher neben ihrer Einfachheit durch eine ausgeprägte Funktionalität aus. Im Zuge zunehmender gesellschaftlicher und politischer Veränderung werden Aspekte wie Mobilität und Flexibilität jedoch zunehmend zu zentralen Themenstellungen der modernen Architektur. Insbesondere im Sport- und Eventbereich rückt zudem der optische Aspekt immer stärker in den Fokus, wodurch die Nachfrage nach freigeformten Lösungen stetig wächst.

Im Rahmen eines Forschungsprojektes wurde eine variable Leichtbaukonstruktion in Gitterschalenbauweise entwickelt, welche die Umsetzung frei geformter mobiler Architekturen erlaubt. Die Konstruktion besteht dabei aus einer Vielzahl an geraden längenveränderlichen Stäben, die in sogenannten Knoten gelenkig verbunden sind, und ermöglicht die Umsetzung extrem leistungsfähiger und stabiler Tragstrukturen mit hohem Leichtbaupotenzial.

Der Fokus der Entwicklungen lag neben der Formfindung mittels parametrischen Modells auf der Entwicklung und fertigungstechnischen Umsetzung der Grundkomponenten Knoten und Stab.

In dem Knoten sind je nach Aufteilung bis zu sechs Stäbe so zu verbinden, dass Versatzmomente, die zu einer Verdrehung des Knotens und unerwünschten Biegebelastungen in den Stäben führen, vermieden werden. Der entwickelte Knoten garantiert das Zusammentreffen der Stabachsen im Knotenmittelpunkt und ermöglicht zudem eine variable Winkeleinstellung. Für die fertigungstechnische Umsetzung wurde neben dem Aluminiumguss das Spritzgussverfahren mit faserverstärktem Polyamid und die additive Fertigung auf Basis von Polyamid untersucht und bewertet.

Für die Stäbe wurden aufgrund der sehr guten mechanischen Eigenschaften, des hohen Leichtbaupotenzials sowie der Transluzenz Rohre aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) eingesetzt. Dabei gestattet der Einsatz von GFK zwar eine Funktionsintegration, wie z. B. Beleuchtung, erforderte jedoch die Entwicklung einer speziellen Krafteinleitung. Das entwickelte Verbindungssystem ermöglicht die Einleitung hoher Lasten in das GFK-Rohr, ohne die Fasern zu schädigen, und gestattet zudem eine variable Einstellung der Stablängen.

Im Ergebnis der Forschungen konnte eine Leichtbau-Gitterschale in Form eines Pavillons umgesetzt werden, die sich neben einer freien Formbarkeit durch eine sehr gute Tragfähigkeit, ein hohes Maß an Variabilität und eine Wiederverwendbarkeit der Einzelteile auszeichnet.

Sprecher/Referent:
Enrico Rudolph
Technische Universität Chemnitz
Weitere Autoren/Referenten:
  • Christian Müller
    Technische Universität Chemnitz
  • Andreas Ehrlich
    Technische Universität Chemnitz
  • Dr. Sandra Gelbrich
    Technische Universität Chemnitz
  • Prof. Dr. Lothar Kroll
    Technische Universität Chemnitz