Bauwelt

Orbetello – digital und als Modell

Spannung bis zum Kollaps

Text: Romeo, Francesco, Rom; Calcagnoli, Marco, Rom

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    "MakerBot" (2010) kann aus Sand, Metall und Kunststoff in 5 Minuten oder 48 Stunden ...
    Foto: Oriol Rigat, © Disseny Hub Barcelona

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    "MakerBot" (2010) kann aus Sand, Metall und Kunststoff in 5 Minuten oder 48 Stunden ...

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    ... Möbel, Kleider und Schmuck drucken.
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    Sofia Lagerkvist, Charlotte von der Lancken, Anna Lindgren und Katja Sävström von Front Design "zeichnen" zunächst ein 3D-Modell, ...
    Front Design, 2005

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    Sofia Lagerkvist, Charlotte von der Lancken, Anna Lindgren und Katja Sävström von Front Design "zeichnen" zunächst ein 3D-Modell, ...

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    ... das später von einem 3D-Drucker aus thermoplastischen Pulver ausgedruckt wird.
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    Front Design, 2005

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    ... das später von einem 3D-Drucker aus thermoplastischen Pulver ausgedruckt wird.
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    Die amorphen Möbel erinnern an Ballon-Skulpturen von Jeff Koons oder Fett-Installationen von Joseph Beuys.
    Front Design, 2005

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    Die amorphen Möbel erinnern an Ballon-Skulpturen von Jeff Koons oder Fett-Installationen von Joseph Beuys.

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    Alissia Melka-Teichroew hat aus SLS/Nylon die Halskette "Jointed Jewels" (byAMT Studio, 2008/09) gedruckt.
    © Lisa Klappe

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    Alissia Melka-Teichroew hat aus SLS/Nylon die Halskette "Jointed Jewels" (byAMT Studio, 2008/09) gedruckt.

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    Ebenfalls aus Nylon ist das Armband "Cell Cycle von Jessica Rosenkrantz und Jesse Louis-Rosenberg (Shapeways).
    © Nervous System

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    Ebenfalls aus Nylon ist das Armband "Cell Cycle von Jessica Rosenkrantz und Jesse Louis-Rosenberg (Shapeways).

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    Druckbereit: Das 3D-Modell von Assa Ashuach Zitronenpressen-Serie (Digital Forming Ltd, UK, 2009).
    © Assa Ashuach

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    Druckbereit: Das 3D-Modell von Assa Ashuach Zitronenpressen-Serie (Digital Forming Ltd, UK, 2009).

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    Aus SLS/Polyamid sind die "Cloudspeaker" (2008) von Johanna Spath und Johannes Tsopanides.
    © Johanna Spath & Johannes Tsopanides

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    Aus SLS/Polyamid sind die "Cloudspeaker" (2008) von Johanna Spath und Johannes Tsopanides.

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    Lichtalgen: "Tuber Lamp" von Lionel T. Dean aus SLS /Nylon
    © Lionel T. Dean, Tuber Lamp

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    Den "fraktalen" Tisch "Module.MGX" haben Platform Studio in einem Stereolithografie-Druckverfahren (Materialise, 2008) herstellen lassen.
    © Xavi Padrós

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    Den "fraktalen" Tisch "Module.MGX" haben Platform Studio in einem Stereolithografie-Druckverfahren (Materialise, 2008) herstellen lassen.

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    Bram Geenens karbonfaserbeschichteter "Gaudí-Hocker" besteht aus SLS/Nylon.
    © Bram Geenen

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    Ausgedruckte Higheels: Sjors Bergmans "Head over Heels" aus SLS (TNO Science and Industry, 2006).
    © Sjors Bergmans

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    Ausgedruckte Higheels: Sjors Bergmans "Head over Heels" aus SLS (TNO Science and Industry, 2006).

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    Siavash Mahdahvi hat aus Titan maßgeschneiderte Fingerkapseln entwickelt (EOS, DE, und 3TRPD).
    © Within Technologies

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    Siavash Mahdahvi hat aus Titan maßgeschneiderte Fingerkapseln entwickelt (EOS, DE, und 3TRPD).

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    Die Plastik-Querflöte stammt von Amit Zoran und Robert Swartz (Fisher/Unitech, 2010).
    © Amit Zoran und Robert Swartz

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    Die Plastik-Querflöte stammt von Amit Zoran und Robert Swartz (Fisher/Unitech, 2010).

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    Die Ausstellung läuft noch bis bis 5. Mai 2013 in Zürich im
    Museum für Gestaltung
    Plakat zur Ausstellung „3D“ von Martin Woodtli © ZHdK, 2013

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Rendering: Francesco Romeo, nervilab

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Orbetello – digital und als Modell

Spannung bis zum Kollaps

Text: Romeo, Francesco, Rom; Calcagnoli, Marco, Rom

Am Lehrgebiet für Tragwerksplanung an der Universität Rom wurden für die Ausstellung acht Werke von Pier Luigi Nervi digital nachgearbeitet. Nervi pflegte viele Briefkontakte, unter anderem mit einem deutschen Mikrobiologen. Für manche Tragstrukturen sollen Zellengebilde als Vorlage gedient haben.
Pier Luigi Nervis räumliche Vision erreicht einen ihrer Höhepunkte in der Reihe von sechs Flugzeughangars, die er bereits gegen Ende der dreißiger Jahre für die italienische Luftwaffe entwarf und baute. Dabei konnte Nervi weder auf digitale Entwurfstechniken noch auf computergesteuerte mechanische Werkzeuge zurückgreifen; die räumliche Gestalt und das konstruktive Verhalten der Hangars ließen sich seinerzeit nur anhand von Zeichnungen, vereinfachten Berechnungen und experimentellen Modellen bestimmen.
Das von der Forschungsgruppe nervilab (Nervi Virtual Lab) der Universität Rom ausgeführte Architekturmodell des Orbetello-Hangars ist eine getreue Rekonstruktion des Bauwerks und berücksichtigt dafür im Kleinen alle verfügbaren historischen Dokumente. Da auch dieser Hangar 1944 beim Rückzug der deutschen Truppen zerstört wurde, war eine strenge kritische Analyse der Originalzeichnungen, Fotos und Beschreibungen erforderlich, um willkürliche Interpretatio­nen weitgehend auszuschließen. Diese Analyse erlaubte uns, die wichtigsten Entwurfsetappen und den Bauprozess nachzuvollziehen. Bei dem Hangar war – annähernd wie in Orvieto –ein stützenfreier Innenraum von 100 x 40 Metern gefordert, dessen eine Seite aus zwei Öffnungen von 50 Meter Breite und 12 Meter Höhe gebildet wurde. Die doppelt symmetrische Konstruktion, für die sich Nervi entschied, setzte sich aus drei Hauptsystemen zusammen. Damit folgte das konstruktive Verhalten der natürlichen Abfolge Ebene–Linie–Punkt: Die Dachlasten wurden zunächst von dem zweidimensionalen Gewölbesystem übernommen, dann auf das eindimensionale System der Randquerträger übertragen und schließlich über die sechs Stützen punktförmig in den Boden abgeleitet.
Das digitale Modell dient als Werkzeug dazu, die Geometrie und die Architektur des zerstörten Werks direkt im dreidimensionalen Raum zu erproben und nachzubauen. Es war eine genaue Kontrolle der Oberflächen erforderlich, dazu wurde die mathematische Darstellung mit Hilfe eines NURBS-basierten Modellentwerfers vorgenommen.
Die Modellierung des Gewölbes, das aus einer doppelten Reihe von Bögen besteht, stellte die wichtigste und zugleich schwierigste Phase dar. Die Geometrie der Bögen musste bei Nervi notwendigerweise von der planaren Projektion der dreidimensionalen Rippen ausgehen, wo das konstruktive Gefüge aus Quadraten gebildet wird, deren Diagonalen 4,10 Meter lang sind und die im Verhältnis zur Längsachse des Hangars in einem Winkel von 45 Grad stehen. Deswegen ließ sich das räumliche Ergebnis erst während des Bauprozesses feststellen, als die Teile des gekrümmten Dachs auf der Baustelle gefertigt wurden, um die genaue Lage der vorgefertigten Betonelemente, die die Fachwerksbögen bilden, zu bestimmen; bei diesem Vorgehen waren vorgefertigte und vor Ort gefertigte Elemente von unterschiedlicher Länge unvermeidlich.
Ausgangspunkt zur Modellierung der Bögen war die einzige existierende Entwurfszeichnung. Zur Bestimmung der Verhältnisse zwischen den vorgefertigten Elementen wurde berücksichtigt, dass der rechteckige Querschnitt des Anfangssegments des Bogens einen Winkel von 45º zur Vertikalachse bildet und sich dann nach oben hin dreht, um auf dem Gipfelpunkt des Gewölbes eine vertikale Richtung einzunehmen. Der Bogen erweist sich somit als spiralförmig gedreht, was der Geometrie eines um ein zylindrisches Volumen gewickelten Raumfachwerks entspricht. Die direkt aneinanderliegenden vorgefertigten Elemente wurden dann an der Knotenachse gespiegelt, so dass sich das Kreuzmuster ergab. Statisch verbunden wurden die Elemente, indem man den aus je­dem Element herausragenden Bewehrungsstahl mit dem des anderen verschweißte und die Schweißstellen danach mit Beton ausgoss.
Um hierfür die geeigneten Stereolithographie-Dateien zu erzeugen, wurden Verfahren des dreidimensionalen Oberflächen-Mappings eingesetzt, die direkt auf die räumliche Geometrie und nicht auf deren parametrische Eigenschaften zurückgreifen. Sobald beim Modell der Maßstab 1:85 festgelegt war, wurden die Anforderungen bestimmt, die die Technik des schnellen Prototypenbaus erfordert. Das betrifft die minimale Stärke und die Verformung dünner Elemente. Wichtig waren Montagelösungen, die die Gesamtstabilität des Modells sicherstellen. Schließlich kamen noch Kostensenkungsfaktoren hinzu. Sie sprachen für eine Verringerung der Größe des Modells, die zu rechnerischen Schlusskorrekturen führte.
Vom historischen Quellenmaterial über die virtuelle drei­dimensionale Gestaltung bis zum fertigen Mo­dell haben wir eine Reise absolviert, die es uns ermöglichte, die einzigartige Verschmelzung von architektonischer Form, Geometrie und konstruktivem Können im Werk Pier Luigi Nervis zu erfahren.
Fakten
Architekten Nervi, Pier Luigi (1891-1979)
aus Bauwelt 19.2010

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