- Digitale Entwurfstechniken Universität Kassel
- current:
G-Prof. Dipl. Ing. Thomas Vietzke
G-Prof. Dipl.Ing. Jens Borstelmann
WM. Dipl.- Ing. MAS ETH Kathrin Wiertelarz
WS 2009/2010-SS2011
G-Prof. Dipl.-Ing. Ilija Vukorep
G-Prof. Dr. - Ing. Gregor Zimmermann
WS 2008/2010-SS2012 WM. Dipl.- Ing. MAS ETH Kathrin Wiertelarz
Projekte/Seminare SoSe 2013
Parametric Morphing
Unter Verwendung verschiedener digitaler Werkzeuge wird eine parametrische Deckenskulptur entworfen. Innerhalb eines vorgegebenen Rasters sollen graduelle Verläufe von geschlossen zu offen, sowie von flach zu 3-dimensional verformt dargestellt werden. Ziel ist es, einen Entwurf zu realisieren und in dem Institutsraum zu installieren. Dabei soll unter anderem die neue 5-Achs-CNC-Fräse zum Einsatz kommen. Die Entwurfsfindung wird durch mass stäbliche Arbeitsmodelle und Visualisierungen begleitet. |
Mittwoch, 16. November 2011
Ziel ist es eine 3-dimensionale Komponente zu entwickeln. Mindestens ein Segment eines zuvor in der Fläche entwickelten Gradienten bekommt jetzt ein Volumen. Hierbei sollen schon materialspezifische Parameter berücksichtigt werden, damit Einzelteile/Flächen der Komponente mit einem Lasercutter geschnitten werden können. Die Geometrien müssen also aus planaren oder abwickelbaren Regelflächen bestehen.
Woche 1: Im ersten Teil der Übung sollen hierzu unterschiedliche Ansätze am Rechner visualisiert werden.
Woche 2: Im zweiten Teil der Übung wird ein Cluster aus 4 Komponenten unter Verwendung des Lasercutters gebaut. Als Material wird weisser Pappkarton verwendet eventuell in Kombination mit einer dünnen weissen Membran (Nylonstrumpfhose). Die Grösse sollte in der Aufsicht ca. 30x30cm betragen.
Freitag, 4. November 2011
DEADLINE FREITAG UND DIENSTAG
Radiolarien (Tim): 2 planare Platten mit unterschiedlicher Fraestiefe
Vorbereitung des Gradienten (rechtwinkliger polarer Gradient mit Rotation) auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Die Feldkondition soll ablesbar bleiben bei Reduktion der Anzahl der Elemente. Die Fraestiefe stellt die Hoehe der Volumina aus dem 3D Modell dar.
1 radialer Gradient (wie dargestellt) auf einer Ebenen Platte
1 linearer Gradient (mit Attraktor am Feldrand) auf einer Ebenen Platte
Auge (Dilara): 1 planare Platte perforiert / 1 Platte als Thermoformvorlage (sphaerische Kruemmung)
Vorbereitung des Gradienten (Bitmap Transfer) auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Die Uebersetzung der Graustufen Information eines Bildes in ein Punktraster mit unterschiedlichen Radien soll durchgefraest werden, um m 2. Schritt moegliche Schattenwuerfe zu simulieren (Photographisch mit veraenderbarer Lichtquelle und per Rendering) anhand der enstandenen Ebenen Schablone.
1 Rasterbild auf eine Ebene Platte uebertragen. Das Rasterbild soll so aufgeloest sein, dass die Vorlage zumindest schemenhaft erkennbar bleibt.
Ein abgewandeltes Bild zum Thermo-formen uebertragen und vorbereiten.
Nautilus (Witali): 2 Platten zum Verformen sphaerisch und Drehkegelschnitt
Vorbereitung des polaren und linearen Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Die erarbeiteten Grafiken sollten in Ihrer Qualitaet erhalten bleben, nur Formatgroesse und Feldgroesse an das Material bzw Fraeswerkzeug anpassen.
Tannenzapfen(Denis): 1 Platte zur sphaerischen Verformung 1 Platte zur Kegelschnitt Verformung (?)
Der Uebergang aus Radien in Polygone sollte sich weiter bis in den Mittelpunkt fortsetzen.
Die polygonalen Formen sollten mit 1,5mm Radien in den Eckbereichen ueberprueft werden.
Vorbereitung des Gradienten (Bitmap Transfer) auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Waben (Andreas): 1 Platte zur Kegelschnitt Verformung
Bitte den linaren Gradienten an die Randgeometrie der abgewickelten Drehkegel- Flaeche anpassen wie besprochen. Vorbereitung des linearen Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Blatt (Alexej): 2 Formate aus den Zusatzplatten (bitte Mass nehmen)
Die erarbeiteten Grafiken haben eine ornamentale Qualitaet, sie reflektieren noch nicht eine regelbasierte Entwurfs-Methode, die im Proejktverlauf aus der Blattanalogie extrahiert werden sollte. (siehe Besprechung)
Als Arbeitsschritt sollten sie jedoch festgehalten werden als 1. Relief (Ornament 1) - bzw 2. als Durchfraesung (Ornament 2).
SUMME 8 PLATTEN A2 und 2 PLATTEN irregulaeres Format
Nicht anwesend: Jan, Dimitrij
DEADLINE DIENSTAG 8.November 15:00 Treffen mit Sharam, Jens Borstelmann und Thomas Vietzke per “go to meeting”
Zu diesem Zeitpunkt sollten alle weiteren Projekte zum Fraesen vorbereitet werden so dass sie in der verbleibenden Zeit fertiggestellt werden koennen.
Wir werden am Dienstag die zu fraesenden Gradienten auswaehlen.
Projekte:
Radiolarien (Marta):
3 dimensionale Fraesform aus Hartschaum / Modelboard etc.
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Kristalle (Ertigen):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Schnecke (Sonia):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Blatt (Alexej):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Haut (Klaus):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Duehnen (Ricardo):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Zellteilung (Patrick):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Chameleon (Adrian):
Vorbereitung der polaren und linaren Gradienten auf das A2 (600mm*420mm) Mineralwerkstoff Format unter Einbezug der Fraeswerkzeug Groesse.
Referate:
The Autopoiesis of Architecture: Ricardo
Morpho-Ecologies: Tim
Das Raetsel der Schneeflocke: Ertigen
Parametrischer Proto Tower: Marta
10min Referate bis 15.11.2011:
Analogie Analyse (textlich und diagrammatisch)
Uebersetzung in ein architektonisches Parallelmodell (textliche Beschreibung)
Einordnung anhand der Textreferenz in den architekturtheoretischen Diskurs
Mittwoch, 26. Oktober 2011
Review
Bitte keine einfache bildliche Uebertragung des Augenbitmaps auf eine Heightmap.
Sondern Funktionsprinzip-Transfer der Blende: D.h. Oeffnungsgroessen bzw Z-Achsen Extrusionenhoehe zur Kontrolle des Lichteinfalls.
Aufgabe: Erstellen einer Matrix (Gradient) mit kreisfoermigen Komponenten innerhalb der “schachbrettfoermigen Felder”. Ueberlagerung der Liniengrafik mit einem Grauwertgradienten (Photoshop Airbrush Tool) und Extrusion der Komponenten in Z-Achse (Extrusion der Linien zum Verschnitt mit der Huellflaeche). Je hoeher die Extrusion, desto geringer der Lichteinfall!
Weitere Aufgabenstellung: Uebersetzung des Bitmaps in eine “on-off” Selektionsfunktion, d.h. ein % Teil der Komponenten ist geoeffnet und einer geschlossen, je nach unterliegendem Bitmap Grauwert. A3 Grafiken mehrerer Gradienten polar und linear.
Referenz: Jean Nouvel Institute Arabe du Monde, ZHA Bratislava Culenova
Kieselalge:
Mimetischer Nachvollzug des Entstehungsprinizips der Kieselalge! Stege zwischen der komprimierten Blasenpackung – Kugelpackung werden in Fom positiver Volumina als Ergebnis einer Boolschen Operation dargestellt. Skalierungsschritte der Kugel – bzw Blasenpackung entlang einer mathematischen Progression – Gradient!
Aufgabe: (siehe oben – digitale Formgenerierung analog zur natuerlichen Formbildung)
Analyse, wie diese Form tragwerkstechnisch wirksam wird. Uebertragung dieses Fom-Funktionsprinzips auf eine vertikale Struktur.
Weitere Aufgabe: Kugelpackung – Blasenfeld – flaechiges Polyedernetz eintragen in eine graduelle Progression. A3 Grafiken mehrerer Gradienten polar und linear.
Duehnenlandschaft:
Die Topographie der Duehne ist ein landschaftliches Entstehungsprinzip und unterscheidet sich aus diesem Grund von den Analogien aus der belebten Natur, den Organen oder Organismen, welche die Grundlage anderer Arbeiten darstellen.
Bitte auch in diesem Fall keine einfache bildliche Ubersetzung der Duehnenlandschaft in eine arbitraere Nurbsgeometrie, sondern Nachvollzug des Formbildungsprinzips.
Aufgabe: Sand lagert sich ab in bestimmten Winkelfunktionen. Sobald ein bestimmtes Winkelmass erreicht ist, verfestigt sich die Form, der Sand “rutscht nicht weiter ab” (Anwendung beispielsweise bei Baugrubenaushub - sicherung). Dieses Prinzip sollte digital ueber eine kuenstliche Topographie nachvollzogen werden. Ein Gradient an Oeffnungen wird einem gegebenen Sandvolumen unterlegt und die resultierende Landschaftsformation simuliert (multiples Sanduhren Prinzip). Die Erstellung von Serien unterschiedlicher Oeffnungsdichte und Oeffnungsformen als unterliegende Matrix stellen die ersten dreidimensionalen Modelle dar. Die Matrizen sollten als A3 Grafiken extrahiert werden. Es koennen auch physische “Materialcomputer” erstellt werden.
Siehe auch: Theodore Spyropoulous Architectural Association Semester 2010 -2011
Haeute – zellulare Systeme:
Bitte die Geometrie Analogie zu Voronoi Tesselierungen herstellen. Anwendung des Voronoi Tesselierungs Plug Ins zur Erstellung der 2 dimensionalen Gradientengrafik (A3).
(siehe auch Eingangsbeispiel Projektplenum).Weitere
Aufgabe: Groessenverhaeltnisse, bzw Punktfelddichte auf zweisinnig gekruemmte Geometrien anwenden (Beispiel: Sphaerenkoerper zur Thermo Verformung als Grundlage benutzen – Verhaeltnis von Punktdichte zu Kruemmungsradius erstellen!)
Nautilus:
Bitte die Wachstumskurven auf die Fibonacci Zahlenreihe ueberpruefen und auf den polaren Gradienten als Konstruktionsprinzip uebertragen. Die Drehkegelschnitte der zweiten Gradientenuebung koennen als Teilausschnitt aus einer Gesamtspirale betrachtet werden und entsprechend abgebildet werden.
Eventuell zwei gegenlaeufige Spiralen Ueberlagern, so dass Diagonalraster enstehen.
Der polare Gradient kann ueber arrays von Spiralen erstellt werden.
Die Kammern innerhalb der Schale folgen der gleichen Progression, ihre Spanden dienen als unterstuetzendes Element zur Aussteifung der Schale. Kammern sollten in die gegenlaufigen Spiralueberlagrungen eingebettet werden.
Weitere
Aufgabe: graduelle Extrusion des Spiralfoermigen flaechigen Gradienten zu raeumlichen Kammern, in Abhaengigkeitsrelation: kleine Kammer – geringe Extrusionshoehe.
Schnecke:
Bitte die Wachstumskurven auf die Fibonacci Zahlenreihe ueberpruefen und auf den polaren Gradienten als Konstruktionsprinzip uebertragen. Die Drehkegelschnitte der zweiten Gradientenuebung koennen als Teilausschnitt aus einer Gesamtspirale betrachtet werden und entsprechend abgebildet werden.
Die Kammern innerhalb der Schale folgen der gleichen Progression, ihre Spanden dienen als unterstuetzendes Element zur Aussteifung der Schale.
Weitere
Aufgabe: graduelle Extrusion des Spiralfoermigen flaechigen Gradienten zu raeumlichen Kammern, in Abhaengigkeitsrelation: kleine Kammer – geringe Extrusionshohe.
Weitere Referenzen aus der Natur wie besprochen: Sonnenblume etc.
Aus der Architektur: Norman Foster Swiss Re, London, Zvi Hecker Grundschule Berlin
Rhizome:
Bitte die Ursprungsanalogie deutlicher darstellen!
Das Funktions - Formprinzip muss in ein architektonisches Parallelmodell uebertragen werden.
Dafuer ist es notwendig die Veraestelung in der Wurzelstruktur prinzipiell zu verstehen und nachzuvollziehen, um das Regelsystem zu extrahieren und uebertragen zu koennen. In diesem Sinne sollte nicht rein bildlich vorgegangen werden (kurzer metaphorischer Schluss), sondern eine Funktionsanalogie gezogen werden.
Leitfragen: Gibt es Hierarchien im Wurzelsystem? – Welchen “Konstruktions-Regeln” unterliegen die Wurzelsysteme? Ist ein Wurzelsystem ein Netzwerk?
Aufgabe: Erstellung von Rohrensystemen analog zur rhizomartigen Wurzelstruktur. Bindung der Roehrensysteme an eine unterliegende praezise Grafik, der die Eigenschaften von Wurzelstrukturen eingeschrieben sind. Uebertragung der Wurzelysteme auf einen Gradienten (Dehnung und Stauchung)
Blatt:
Das digitale Modell ist elegant!
Nur: bitte die Ursprungsanalogie deutlicher analysieren und darstellen!
Das Funktions - Formprinzip muss in ein architektonisches Parallelmodell uebertragen werden.
Dafuer ist es notwendig die Veraestelung in der Blattstruktur prinzipiell zu verstehen und nachzuvollziehen, um das Regelsystem zu extrahieren und uebertragen zu koennen. In diesem Sinne sollte nicht rein bildlich vorgegangen werden (kurzer metaphorischer Schluss), sondern eine Funktionsanalogie gezogen werden.
Leitfragen: Gibt es Hierarchien im Blattsystem? Wenn ja, warum? – Welchen “Konstruktions-Regeln” unterliegen die Blattsysteme? Was ist das funktionale Zusammenspiel zwischen den stark hervorgehobenen Adern und den feinen Veraestelungen im flaechigen Blattbereich?
Unterschiedliche Blattformen fuehren zu unterschiedlichen Binnenstrukturen? – Katalogisierung!
Aufgabe: Erstellung von Adersystemen analog zur Blattstruktur. Bindung dieser “branching studies” an eine unterliegende praezise Grafik, der die Eigenshaften von Blattstrukturen eingeschrieben sind. Gradientenerstellung entlang der Veraestelungshierarchie.
Eiskristalle:
Welche Kristallisationsregel unterliegt der Kristallform (Thema fur das ProSeminar) – bitte verdeutliche die Vorschlag:Symmetrie! Abstraktion der Kristallform auf ihre Gometrie nach den zugrundeliegenden Symmetrieregeln . Agglomeration mehrerer Kristalle zu Kristallfeldern. Dreidimensionales Modellieren der Kristalle und Fuegung zu raeumlichen Komponenten. “Verschmelzung” der kristallinen Koerper zu einer kontinuierlichen Gesamtstruktur (T-Splines: Polygonales Gitterwerk in T-Spline Geometrie umwandeln).
Aufgabe: Kristallfelder in Gradientengrafiken uebertragen. Dann T Splines mit gradueller Radiusvergroesserung erzeugen.Einfuehrung eines Horizontes: Ueberpruefung der Struktur auf ihre Stabilitaetseigenschaften.
Übung 1:
Hierbei soll schon die weitere Verwendung der Grafik im Auge behalten werden: Die Muster sollen im A2 Format gefräst werden wobei der kleinste Radius für die Umrisskontur 3mm (in A2) betragen kann.
Beispiel Ausschnitt: