Das Fach Dreidimensionales Gestalten vermittelt Grundlagen über Körper und Raum, Form und Funktion, Material und Oberfläche, aber auch produktsemantische und konstruktive Aspekte.
In diesem Semester beschäftigten wir uns mit drei Themen:
Hebelstabwerk
Basierend auf dem Prinzip des Hebelstabwerks werden selbsttragende Strukturen entwickelt und mit einem stabilisierenden Verbindungsdetail gesichert.
Spannendes Objekt
Zu entwickeln ist ein Objekt das unter Zuhilfenahme einer gegebenen Stahlkugel einen Spalt von 40 cm Breite überbrückt. Die Struktur soll materialsparend und komprimierbar gestaltet werden.
Bionik
Ein Beispiel aus der Natur wird untersucht, darin verborgene interessante Prinzipien werden analysiert. Im letzten Schritt werden mögliche Übertragungen dieser Prinzipien auf technische oder gestalterische Anwendungen vorgeschlagen.
Bambus gehört zu einer Unterfamilie der Süßgräser. Er kommt auf der Erde in den Tropen und Subtropen vor, so wächst er auf allen Kontinenten bis auf Europa und der Antarktis.
Vom Bambus selbst, gibt es viele weitere Unterarten welche sich in ihrer Wuchsform unterschieden. Die seit Jahrhunderten zum Bau interessanten Arten, sind hohle verholzte Gräser welche bis zu 30 Meter hoch werden können.
Statik der Halme
Die verholzten Halme, welche aus den unterirdischen Wurzeln aufrecht empor wachsen, haben besonders raffinierte statische Eigenschaften.
In manchen Fällen überwiegt Bambus sogar Stahl oder Beton!*
Die Halme sind hohl und haben einen Rohr-Querschnitt. Solch ein Querschnitt ist optimiert für minimale Materialaus-nutzung und gleichzeitig hohe Festigkeit. Denn ein runder Querschnitt wird richtung Mitte kaum mehr belastet.
Die Wandung eines Halmes bestehtaus vielen kleinen Kapillaren, welche sich (auch in Größe) nach außen hin verdichten. Hier wirkt am meisten Kraft im Querschnitt, bei Längsbelastung.
* siehe - „Bamboo in building structures“ (1981), Jules Janssen
Fasern und Knoten
Die Kapillaren liegen parallel, im Halm aufstrebend nebeneinander. Dass der Halm nicht ab einer gewissen Höhe aus-einander bricht, bildet das Gewächs in regelmäßigen Abständen Knoten.
mögliche Anwendung
Die statischen Eigenschaften der Bambushalme könnten auch auf ein industrielles Element übertragen werden.
Da der Trend immer mehr in Richtung individuelle Baustoffe geht, ist ein Selektives Laserschmelz Verfahren eine Idee um Rohre mit genau angepassten Kapillaren herzustellen. Ein so hergestelltes Element könnte individuell maßgeschneidert und nach dem Knoten-Prinzip von Bambus kombiniert werden.
Durch die so gewonnenen Eigenschaften ist ein Einsatz in der Leichtbau-Architektur als Trägermaterial, z.B. bei Brücken, Hallen, usw., denkbar.
