Prototypen performativer Entwurfsmodelle

Zusammenfassung eines Vortrags von Mirco Becker beim Kick-Off Abend des DRX 2013 bei HENN, Berlin

Modelle sind ein wesentliche Bestandteil des Entwurfsprozesses solange wir diese nicht als rein repräsentative Modelle betrachten sondern als abstrakte Systeme. Solch ein System formt eine kompakte Beschreibung des Entwurfs und erlaubt performative Kriterien zu untersuchen bevor der Entwurf umgesetzt wird.

Graphic Static Method as found by Wolf / Culmann

Historische Gebäude und Strukturen haben sich nur langsam evolutionär über Versuche und Rückschläge entwickelt. Lange fehlte jegliche Methode um einen Entwurf analytisch auf sein tatsächliches Verhalten hin zu untersuchen. Über Jahrhunderte waren die wesentlichen Fortschritte im Handwerk und der Bautechnik. Erst im 19. Jahrhundert befreiten neuartige Analysemethoden den Entwurfsprozess von Kanon bewährter Formen. Dieser Durchbruch mit kam mit Karl Culmanns Grafischer Statik, ein neuer Stellenwert des Ingenieurs das in der Renaissance mit Filippo Brunelleschi seinen Anfang nahm.

Die erste Generation performativer Modelle

In den 1960ern fertigten Frei Otto und Heinz Isler aufwendige Modelle, die die Kräfte in  Gitterschalen und Kabelnetzen experimentell ermittelten und führten damit die Arbeit von Antonio Gaudi fort. Diese Modelle beinhalteten Federwaagen und Drucksensoren. Die Messungen an diesen Modellen wurden extrapoliert um so direkt Dimensionierungen für den Bauprozess zu ermitteln. Zu diesem Zeitpunkt waren weder die Algorithmen noch die Rechenleistung von Computern verfügbar um diese Entwürfe digital zu bestimmen.

Performative model by Frei Otto

Numerische Modelle

Seit physische Simulationen in gewöhnlicher Entwurfssoftware zu Verfügung steht (Daniel Piker, Kangaroo Plug-In, 2008), können die Modelle aus den 60ern in Echtzeit auf Laptops laufen. Jede Art von Berechnung erfordert dass Formen diskretisiert werden. in einer Mass-Spring-Simulation unterscheidet sich die Diskretisierung für Stoff wesentlich von der für Metallplatten. Heutzutage haben Designer sowohl das Wissen eine Aufgabe so zu formulieren, dass sie kompatibel mit numerischen Methoden ist, als auch die Fähigkeit eigene Algorithmen zu entwickeln. So zu sehen in bei gPlanks.

Die zweite Generation performativer Modelle

Jüngste Entwicklungen in 3d-Druckverfahren und Materialien erlauben robuste und kostengünstige Prototypen herzustellen. Das eröffnet Möglichkeiten die Diskretisierungsmodelle als physische Modelle herzustellen. Dabei können spezielle Verbindungen, Elastizität und Rauheit bestimmt werden ohne Modelle händisch zusammen zu setzten. Diese Methode kann dazu beitragen das Spektrum an präzisen physischen Modellen zu erweitern und somit auf neuartige Weise die performativen Modelle der ersten Generation fortzuführen.

Friction joint system with scissor mechanism, 3d-print