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3D-Printed Future Facade. Entwicklung, Prototypenerstellung und experimentelle Untersuchung einer 3D-gedruckten, transluzenten und funktionsintegrierten Gebäudehülle

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[Quelle: http://d-nb.info]

Der 3D-Druck bietet neue architektonische Potenziale in der Fertigung und im Prototyping. Kleine Serien in geringen Stückzahlen sind bereits wettbewerbsfähig und die digitale Kette (vom digitalen Design zum Produkt) wird mit weniger Ressourcen geschlossen. Die meisten Gebäude sind Prototypen, was bedeutet, dass ihre Gebäudehülle sich in Größe, Funktion und Standort unterscheidet. Wie aber können die Vorteile der additiven Fertigung an den Makrobereich, an die Architektur angepasst werden? Was ist das architektonische Ergebnis? Materialeinsparung und Prozessoptimierung sind auch in der Baubranche ein drängendes Thema. Ziel dieser Doktorarbeit ist es, ein Beispiel für eine sinnvolle Nutzung der additiven Fertigung in der Architektur zu entwickeln. Ausgewählt wurde die Fassade als ein Bauteil, welches viele verschiedene Funktionen auf einer kompakten Fläche abbildet. Das entwickelte Fallbeispiel dieser Doktorarbeit ist ein Prototyp eines Fassadenelements im Maßstab 1:1 und beinhaltet verschiedene integrierte Fassadenfunktionen wie Dämmung, Lüftung, Sonnenschutz, Tageslichtregulierung und Lastabtragung der Windlasten. Die Ausformulierung einer neuen architektonischen Ausdrucksweise und die Reduzierung der technischen Gebäudeausrüstung werden ebenfalls aufgezeigt. Über Funktionsgeometrien werden die Fassadenfunktionen abgebildet und in ein digitales Modell transferiert, das Fassadenelement wird mittels eines transparenten Kunststoffs über ein FDM-Drucker hergestellt. Durch einen Vergleich eines Standard-Fassadenelements aus Polycarbonat-Paneelen mit dem 3D-gedruckten Fassadenelement werden vergleichbare Ergebnisse ermittelt um eine Potenzialabschätzung abgeben zu können.

Folgendes könnte Sie auch interessieren:

Bücher, Broschüren

Ausbau und Fassade
Wissen - Fakten - Erkenntnisse - Lösungen
15. Internationale Baufach- und Sachverständigentagung.
2022, 111 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Matthias Friedrich
Entwicklung eines Ansatzes zur Bestimmung des Außenluftwechsels an Doppelfassaden
Fassadensysteme und Gebäudehüllen, Band 2
2022, xxiii, 150 S., XXIII, 150 S. 74 Abb., 51 Abb. in Farbe. 240 mm, Softcover
Springer

 

 

In der Dissertation wird ein Rechenansatz erarbeitet, welcher die Abschätzung des Außenluftwechsels bei natürlich belüfteten Doppelfassaden ermöglicht. Als Datengrundlage werden Luftwechselmessungen an zehn Gebäuden mit Doppelfassaden genutzt, die durch Messungen von Druck- und Temperaturprofilen sowie durch die Messung der meteorologischen Randbedingungen begleitet wurden. Untersucht wurde die einseitige Lüftung an Kastenfenstern bzw. an Fenstern mit vorgesetzten Prallscheiben sowie an Korridorfassaden. Bei den Innenfenstern handelte es sich um Schiebetüren und Drehfenster.

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Bewahren?!
Mosaiken und keramische Wandflächen in der Denkmalpflege. Konferenzband zur Fachtagung
2022, 416 S., 325 meist farbige Abb. 24 cm, Softcover
Sandstein

 

 

Die fünfte Dresdner Denkmal-Fachtagung im Oktober 2022 setzt den Fokus auf Mosaiken und keramische Wandflächen. Sie ermöglicht in exemplarischer Weise eine vertiefende Betrachtung kulturhistorischer, gesellschaftlicher, denkmalfachlicher sowie restauratorischer Fragestellungen und bietet der seit einigen Jahren in Fachwelt und Öffentlichkeit zu konstatierenden interdisziplinären Befassung, insbesondere mit den Zeugnissen nach 1945, eine Plattform. So werden in zahlreichen Beispielen deutscher und europäischer Denkmalpraxis unterschiedlichste Aspekte betrachtet: entstehungsgeschichtlicher Kontext, inhaltliche Aussage, Denkmalwert, Planungszwänge oder Fragestellungen zu Rekonstruktion, Dekontextualisierung wie auch Aspekte der Materialität, Statik, Technik und Vermittlung. Die hier präsentierte Vielfalt der Werke und auch der Herausforderungen an die Denkmalpflege mögen in der Summe eine Inspiration für künftige, noch unbearbeitete Projekte darstellen.

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Alter Wall - Neue Stadt
2022, 256 S., Farb- und Duplexabbildungen. 33 cm, Hardcover
Dölling & Galitz

 

 

Vor und hinter den historischen Fassaden am Alten Wall 2-32 ist im Herzen der Hamburger Innenstadt ein neues Stück Stadt entstanden, das an die Geschichte des Ortes anknüpft. Einst Teil der Befestigungsanlage, dann pulsierender Großstadtboulevard, geriet die Straße neben Rathaus und Börse nach dem Zweiten Weltkrieg ins Abseits. 2020 fand der Dornröschenschlaf ein Ende: Mit der Eröffnung von Geschäften, Cafés, Büros und einem der wichtigsten Museen der Stadt kehrte in den umgebauten, denkmalgeschützten Baublock wieder Leben ein. Mit dem Umbau wurde aus der historisch gewachsenen Vielfalt eine neue Einheit - in der gebauten Realität wie auch in diesem Buch. Zwischen zwei Buchdeckeln bringt es die Perspektiven der Projektbeteiligten, der Nutzer und Verantwortlichen aus rund zehn Jahren Projekthistorie zusammen. Fotostrecken dokumentieren wichtige Stationen des Bauverlaufs und den fertiggestellten Bau. Das reich bebilderte Buch beleuchtet das komplette Projekt aus den unterschiedlichen Perspektiven von Bauherrschaft, Denkmalschutz, Stadtplanung und Architektur vor dem Hintergrund der historischen Entwicklung dieses prominenten Teils der Hamburger Innenstadt.

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Hermann G. Meier, Sylvia Stürmer
Sanierputzsysteme
Planung, Ausführung, Fehlervermeidung
2021, 240 S., 149 Abb., 12 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Sanierputzsysteme wurden für feuchtes, salzbelastetes Mauerwerk entwickelt. Richtig angewendet ermöglichen sie langfristig schadenfreie Putzflächen auf problematischen Untergründen. Leider kommen immer wieder Fehlanwendungen vor. Es treten Flecken und Ausblühungen auf, der Putz wird zerstört, weil grundlegende Voraussetzungen für die Planung und Ausführung missachtet wurden. Das Buch vermittelt das notwendige Grundwissen für die Vermeidung solcher Fehler. Sanierputzsysteme bestehen in der Regel aus dem Spritzbewurf, dem Sanierputz als Grundputz und einem Oberputz oder einem Farbanstrich. Diese Materialien müssen genau aufeinander abgestimmt werden, damit sie in der Lage sind, Salze aufzunehmen und Feuchtigkeit zu speichern. Außerdem müssen sie zum jeweiligen Untergrund passen. Vorhandene Salzbelastung, Durchfeuchtungsgrad, Tragfähigkeit des Putzgrunds, Saug- und Trocknungsverhalten sind nur einige der Eigenschaften, an die das System angepasst werden muss. Diese komplexen Zusammenhänge zwischen Untergrund und Putzmörteleigenschaften sind wissenschaftlich gut erforscht und in den technischen Regelwerken berücksichtigt. Die Autoren bereiten dieses Wissen für die praktische Anwendung auf. Mit anschaulichen Erklärungen und aussagekräftigen Bilder gelingt es ihnen, die komplexen Schadensmechanismen von Putzen und Mauerwerk darzustellen und die Funktionsweise von Sanierputzsystemen zu erklären. Das Buch enthält alle Informationen, die Planer und Ausführende für die Herstellung dauerhafter Putze auf problematischen Untergründen benötigen, einschließlich der Lösungen für die besonders schwierigen Gebäudesockel und denkmalgeschützte Fassaden.

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Forschungsberichte

Bauforschungsberichte, Kurzberichte, Dissertationen, Hinweise auf laufende und abgeschlossene Forschungsvorhaben sowie Bauforschungs-Informationen aus dem deutschsprachigen Raum können Sie sich kostenlos/kostenpflichtig als Download direkt auf den Bildschirm holen oder online auf Papier bestellen.
Weitere Informationen rund um das Thema Bauforschung finden Sie in unserem
Portal Bauforschung

Anmeldung zum Informationsdienst Bauforschung aktuell

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Wolfgang Jehl, Norbert Sack, Benno Eierle
Erarbeitung einer Handlungsanleitung zur Bewertung der Absturzsicherung von Fenstern in der Gebäudehülle und deren Einbau sowie einer Erläuterung zur Anwendung der ETB-Richtlinie
Abschlussbericht.
Bauforschung, Band T 3387
2021, 94 S., 38 Abb. u. 18 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Bauteile der Gebäudehülle mit absturzsichernden Eigenschaften sind gegenüber statischen und stoßartigen Belastungen bezüglich der ausreichenden Tragfähigkeit des Bauteils einschließlich der Verankerung im tragenden Untergrund nachzuweisen. Die anzuwendenden Regelwerke wurden zu deutlich unterschiedlichen Zeitpunkten erarbeitet und veröffentlicht. Insbesondere die ETB Richtlinie stammt aus dem Jahr 1985 und entspricht nicht mehr den heutigen Sicherheitskonzepten. Daher war es das Ziel des beantragten Vorhabens eine Anleitung zu erarbeiten, die die notwendige Nachweisführung für absturzsichernde Fenster sowie die hierfür möglichen Nachweiswege eindeutig festlegt. Des Weiteren sollte analysiert werden, wie und unter welchen Randbedingungen beim Nachweis der Fensterbefestigung die statische Ersatzlast für den Anprall auf mehrere Befestigungspunkte verteilt werden kann. Um das Forschungsziel zu erreichen wurden die aktuellen Anforderungen bzgl. der Nachweiswege und Nachweisverfahren für absturzsichernde Fenster analysiert und auf Konsistenz hinsichtlich der unterschiedlichen zu verwendenden Regelwerke überprüft.

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Milan Schultz-Cornelius, Stefan Carstens, Matthias Pahn
FIUHFA - Unbewehrte Ultrahochleistungsbeton Fassadenplatten
Wirklichkeitsnahes Tragverhalten von unbewehrten, filigranen Ultrahochleistungsbeton Fassadenplatten
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3239
2021, 87 S., 47 Abb. u. 14 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Innovative Entwicklungen im Bereich der Ultrahochleistungsbetone (UHPC) ermöglichen den Bau filigraner und nachhaltiger Architekturbetonfassaden mit wenigen Zentimetern Bauteildicke. Aufwendige Bewehrungslösungen stellen jedoch ein Hemmnis für den flächendeckenden Einsatz von UHPC-Fassaden dar. Für die Ausführung unbewehrter Fassadenplatten fehlen weitergehende Erkenntnisse zu den Einwirkungen und den Widerständen in der Bemessung. Die großformatige Ausführung der Fassadenplatten aus Ultrahochleistungsbeton bedingt eine mehrfach punktgestützte Lagerung, die eine statische Unbestimmtheit erzeugt. Indirekte Einwirkungen wie Temperaturänderungen, das Schwinden der Vorsatzschale aus Ultrahochleistungsbeton oder hygrische Einwirkungen bewirken daher zusätzliche Beanspruchungen der Fassadenplatte und dessen Verankerung, die in der Bemessung zu berücksichtigen sind. In der Bemessung sind weiterhin mehraxiale Spannungszustände, Maßstabseffekte und der Einfluss erhöhter Temperaturen auf die Festigkeit des Ultrahochleistungsbetons zu berücksichtigen. Durch das Forschungsvorhaben wurde es ermöglicht, tiefgreifende Untersuchungen zum Trag- und Verformungsverhalten von filigranen, unbewehrten großformatigen Fassadenplatten aus Ultrahochleistungsbeton durchzuführen und die genannten Erkenntnislücken zu schließen.

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Frederik Ecke, Helmut Fligge, Jan Juraschek, Heike Klussmann
Plotbot/Crawler - Entwicklung eines neuartigen webbasierten und sensorgeführten Bewegungsautomaten für den Auftrag komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3200
2020, 93 S., 58 Abb., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Im Projekt PLOTBOT/CRAWLER der Forschungsplattform BAU KUNST ERFINDEN an der Universität Kassel wurde ein neuartiger, webbasierter und sensorgeführter Bewegungsautomat für den Auftrag und die Erneuerung komplexer Schichtsysteme zur Funktionalisierung von Gebäudeoberflächen entwickelt. Mittels einer konsistent verzahnten Werkzeug?Software?Logik werden Oberflächen von Bauelementen beliebiger Geometrie instantan angesteuert oder nach einer zuvor digital erstellten Bearbeitungssystematik beschichtet. Das Forschungsvorhaben bietet in dieser Hinsicht einen eigenständigen und zugleich exemplarischen Ansatz. Neuartig und von Vorteil ist die Zusammenführung und die eindeutige Schnittstellendefinition des Verbunds von "Hightech" (Plotbot/ Crawler) und "Lowtech" (Fassadenelement). Die Entwicklung derartiger Systeme für das Bauwesen ist bislang wenig fortgeschritten.

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Peter Mehrtens
Integration Scan-Basierter-Techniken und Parametrischer-Methoden in einen Prozess zur Verbesserung der Effizienz im Planungs- und Bauablauf komplexer Fassaden
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3158
2020, 12 S., 15 Abb. u. 2 Tab.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Projekt untersuchte inwiefern Scan-basierte Techniken (terrestrische 3d-Scans bzw. deren Auswertung) geeignet sind für die Einbindung in parametrische Planungsprozesse für Fassaden. Grundsätzliche Feststellung ist, dass obwohl für die einzelnen Arbeitsschritte des Vermessens und auch der Planung von Fassaden entsprechende digitale Werkzeuge existieren, die bestehenden Werkzeuge aufgrund ihrer jeweiligen Bedienungskonzepte nicht direkt zueinander kompatibel sind. Bei der Auswertung von Punktwolken wird üblicherweise Software verwendet, deren Ergebnis variiert je nach Interaktion des Benutzers mit der grafischen Benutzeroberfläche. Parametrische Planungsmethoden hingegen verwenden möglichst Funktionen, deren Argumente in replizierbarer Art aus vorherigen Schritten abgeleitet werden. Bedarf an weiterführender Forschung in diesem Bereich ist anzunehmen.

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Bernd Saß, Sandra Heinrichsberger, Norbert Sack
Erarbeitung eines Bauteilkatalogs zur Ermittlung der Luftschalldämmung von opaken Ausfachungen
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3206
2020, 140 S., 81 Abb. u. 21 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

In der bauakustischen Planung von Gebäuden werden Angaben zur Luftschalldämmung von Außenbauteilen benötigt. Für opake Ausfachungen (Paneele) lassen sich solche Angaben - im Gegensatz zu transparenten Ausfachungen (Verglasungen) - derzeit nur anhand von Messungen im Labor nachweisen. Eine Möglichkeit zur Planung und Nachweisführung über ein Tabellenverfahren existiert nicht. Durch die Erarbeitung eines Bauteilkatalogs für opake Ausfachungen könnten für standardisierte Paneele Angaben zur Luftschalldämmung ohne Messungen nachgewiesen werden. Die so verfügbaren Informationen zu den akustischen Eigenschaften könnten dann genutzt werden, um die Luftschalldämmung des kompletten Bauelementes (Fenster- bzw. Vorhangfassade) zu bestimmen. Die noch vorhandene Lücke (fehlende Eingangsdaten der Luftschalldämmung von Paneelen) bei der Bestimmung der Luftschalldämmung von Vorhangfassaden wäre somit geschlossen. Dadurch reduziert sich der Aufwand zum Nachweis erheblich. Dies beeinflusst sowohl die Kosten als auch den zeitlichen Ablauf in der Planung. Zusätzlich erhöht sich durch eine fundierte Datenbasis die Planungssicherheit.

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Zeitschriftenartikel

Folgende Literaturnachweise stammen aus der Datenbank RSWB^®plus. Die Datenbank unterstützt schnell und zielsicher Fachleute aus Planungsfirmen, Industrie und Forschung, sowie Lehrkräfte und Studierende in der akademischen Ausbildung bei Nachweis und Beschaffung von Fachinformation zum Planen und Bauen.

Zur Datenbank RSWB^®plus

Eierle, Benno; Jehl, Wolfgang; Sack, Norbert
Anwendung der ETB-Richtline auf Befestigungselemente von Fenstern und Fassaden
Das Mauerwerk, 2022

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Serode, Jan
Funktionale Hüllen. Neue Gewebe für textile Fassaden können Strom erzeugen und die Luft reinigen (kostenlos)
DAB Deutsches Architektenblatt. Baden-Württemberg, 2022

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Stollberg, Maren; Hietel, Elke; Birgelen, Alexander von
"Unkräuter" in der Dach- und Fassadenbegrünung. Erfahrungsbericht aus der Forschung in Bingen und Geisenheim
Stadt + Grün : das Gartenamt, 2022

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Daiber, Bärbel
Tierwelt und Fassadenarbeiten
Ausbau + Fassade, 2022

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Planung, Bemessung, Konstruktion und Ausführung
mikado plus, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022