Universität StuttgartichUniversität FreiburgEntwickelt von Forschern bei4D-gedruckte Solartürstellt einen bedeutenden Fortschritt in der Architekturtechnologie dar. Dieses wetterempfindliche Beschattungssystem und Fassadensystem funktioniert autonom und passt seine Form den Umgebungsbedingungen an, ohne dass dazu Strom benötigt wird. Solar Gate verbessert die Regulierung des Raumklimas durch die Nachahmung natürlicher Prozesse und demonstriert gleichzeitig das Potenzial des 4D-Drucks in der nachhaltigen Architektur.
Das Konzept des 4D-Drucks
Beim 4D-Druck handelt es sich um Materialien, die nach dem ersten Druckvorgang im Laufe der Zeit ihre Form oder ihr Verhalten ändern können. Solar Gate verwendet speziell entwickelte Zellulosefasern auf biologischer Basis, die die hygromorphen Eigenschaften von Pflanzengewebe nachahmen, insbesondere die Zellulosefasern von Kiefernzapfen. Dieser innovative Ansatz unterstreicht die Schnittstelle zwischen Technologie und Natur.
Design und Funktionalität: Von der Natur inspiriert
Für Hygromorphe
Das Design des Solar Gate wurde von der natürlichen Bewegung von Tannenzapfen inspiriert, die sich je nach Luftfeuchtigkeit öffnen und schließen. Diese hygromorphe Eigenschaft ermöglicht es den Baumkronen, bei hoher Luftfeuchtigkeit Feuchtigkeit aufzunehmen, wodurch sie sich ausdehnen und aufrollen. Umgekehrt schrumpfen die Materialien bei geringer Luftfeuchtigkeit und die Struktur wird flacher.
Doppelschichtstrukturen
Mithilfe eines rechnergestützten Herstellungsverfahrens extrudieren die Forscher Zellulosefasern zu zweischichtigen Strukturen, die die Schuppen von Kiefernzapfen nachahmen. Dieses einzigartige Design ist ein wesentlicher Bestandteil der Funktionalität des Solar Gate und ermöglicht ihm, dynamisch auf Umweltveränderungen zu reagieren.
Testen und Implementieren: Anwendungen in der Praxis
Installation „biomimetische Schale“ von livMatS
Die Forscher entwickelten das Solar Gate an einer Forschungsanlage der Universität FreiburglivMatS Biomimetische Schale‘Sie haben es im nach Süden ausgerichteten Oberlicht installiert. Dieses Gebäude,IntCDCichlivMatSEs dient als Demonstrator für den Exzellenzcluster und zeigt innovative Architekturlösungen.
Das ganze Jahr über testen
Solar Gate wurde über ein Jahr lang unter realen Wetterbedingungen getestet. Das System hat sich bei der Regulierung des Raumklimas durch automatisches Öffnen und Schließen in Reaktion auf saisonale Wetterzyklen als wirksam erwiesen. In den Wintermonaten lassen die Jalousien Sonnenlicht herein und sorgen so für eine natürliche Erwärmung. Im Sommer hingegen schließen sie sich, um die Sonneneinstrahlung zu reduzieren.
Forschungsziele: Nachhaltige Architekturlösungen
Theorien in der additiven Fertigung beweisen
Ziel der Forschung ist es, zwei zentrale Theorien zu bestätigen: die Machbarkeit zugänglicher und kosteneffizienter Technologien durch additive Fertigung und das Potenzial von Zellulose als erneuerbares Material in der Architekturgestaltung. Die Ergebnisse zeigen, dass nachhaltige Praktiken in die moderne Architektur integriert werden können.
Zukünftige Anwendungen
Die Auswirkungen von Solar Gate gehen über seine derzeitige Nutzung hinaus und weisen den Weg zu reaktionsschnelleren, energieeffizienteren Gebäuden. Die Forscher stellen sich vor, dass ähnliche Technologien in zahlreichen architektonischen Kontexten eingesetzt werden könnten und so die Nachhaltigkeit und den Benutzerkomfort verbessern würden.
Eine neue Ära der adaptiven Architektur
4D-gedruckte Solartürbietet einen transformativen Ansatz für die Architekturgestaltung durch die Kombination technologischer Innovationen mit natürlichen Prinzipien. Forscher der Universität Stuttgart und der Universität Freiburg haben ein System entwickelt, das nicht nur auf Umweltbedingungen reagiert, sondern durch die Verwendung nachwachsender Rohstoffe auch Nachhaltigkeit unterstützt.
Teilnehmende Universitäten
- Universität Stuttgart
Universität Stuttgart|@unistuttgart, - Universität Freiburg
Universität Freiburg|@unifreiburg
Beteiligte Institute
Das Projekt umfasst mehrere interdisziplinäre Kooperationen, darunter:
- Institut für Computergestütztes Entwerfen und Baukonstruktion (ICD)
Der Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung rechnergestützter Methoden für die Architekturentwürfe. - Institut für Kunststofftechnik (IKT)
Spezialisiert auf die Entwicklung und Anwendung von Kunststoffen. - Exzellenzcluster Integratives Computergestütztes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC)
Eine gemeinsame Forschungsanstrengung mit dem Ziel der Innovation von Design- und Konstruktionsprozessen. - Pflanzenbiomechanik-Gruppe
Er studiert die Mechanik von Pflanzen, um sich von Designprinzipien inspirieren zu lassen. - Institut für Mikrosystemtechnik (IMTEK)
Erforscht Mikrotechnik-Technologien, die in Architekturanwendungen integriert werden können. - Exzellenzcluster Lebende, adaptive und energieautonome Materialsysteme (livMatS)
Können sich an ihre Umgebung anpassen undautonomkonzentriert sich auf die Entwicklung von Materialien, die als
Beteiligte ForscherInnen
Das Projekt wird von einem vielfältigen Forscherteam geleitet, darunter:
- Tiffany Cheng
- Yasaman Tahouni
- Ekin Sila Sahin
- Kim Ulrich
- Silvia Lajewski
- Christian Bonten
- Danielle Wood
- Jürgen Rühe
- Thomas Speck
- Achim Menges
Diese Forscher bringen Fachwissen aus vielen verschiedenen Bereichen ein, darunter Architektur, Materialwissenschaft und Ingenieurwesen, und tragen so zum vielschichtigen Ansatz des Projekts bei.
Fotografie
Die visuelle Dokumentation des 4D-gedruckten Sonnentors wurde von renommierten Fotografen erstellt:
- Conné der Kanäle
@conne_van_d_grachten - Roland Halbe
@rolandhalbe https://rolandhalbe.eu/
4D-gedruckte SolartürAusführlichere Informationen und laufende Updates erhalten Sie in der folgenden Ressource.
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