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.
Als Besonderheit gilt der Auswahlprozess für das zu realisierende Objekt in dem die Kriterien Umsetzbarkeit, innovativer Ansatz und Ästhetik im Vordergrund stehen. In einem Wettbewerb werden von den Projektteilnehmern in mehreren Stufen Entwürfe erzeugt und präsentiert. Über eine Abstimmung werden die jeweils besten und viel versprechendsten Ansätze ausgewählt. Bis am Ende ein Entwurf übrigbleibt, der dann von allen gemeinsam bearbeitet und realisiert wird. Hierbei wird eine echte Projektsituation generiert, in der die Gesamtaufgabe in Teilbereiche gegliedert wird, die jeweils von einem Team bearbeitet werden.

Mittwoch, 26. Oktober 2011

Review

Auge:
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:

Erstellung eines linearen, sowie eines polaren Gradienten. Ziel der Übung ist es Verläufe zu generieren, welche sich an ein Naturphänomen anlehnen. Hierzu soll zuerst das Raster definiert werden und anschliessend sollen sich die daraus ergebenden Zellen mit jeweils einer Umrisskontur gefüllt werden. Die Gradienten können sich sowohl schon aus den Zellengrössen ergeben als auch  aus der Grösse der jeweiligen Umrisskontur. Die Arbeitsergebnisse sollen bis Dienstag auf den Blog gestellt werden um diese anschliessend zu präsentieren. Die Favoriten sollen zusätzlich auf A3 im Hochformat ausgedruckt und an die Wand gehängt werden.
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: