D2 | Teilprojekt D2: Systematische Generierung von Flächentragwerken unter Einsatz des Informationsmodells

Problemstellung

Eine moderne Architektur spiegelt sich nicht nur in ihrer optischer Wahrnehmung wieder, sondern beinhaltet auch vielfältige Anforderungen an ihre Einzelteile. Neben der primären Funktion der Tragfähigkeit und dem Witterungsschutz einer Gebäudehülle kommen noch viele weitere Anforderungen hinzu. Dazu zählen beispielsweise nachhaltige, gebäudetechnische, energiegewinnende, ästhetische, montage und fertigungstechnische Anforderungen. Dies stellt große Herausforderungen an die Planung und Fertigung dieser neuen Bauprodukte dar. Fortschritte im Bereich des CAD ermöglichen die Bewältigung dieser Herausforderungen auf der Planungsebene. Die im Rahmen des SFB 666 untersuchten Methoden und Verfahren zur prozesskettenabhängigen Umformung von Stahlblechen eignen sich hervorragend für die Bewältigung dieser Herausforderungen auf der Fertigungsebene.

Zielsetzung

Das Teilprojekt D2 strebt im Rahmen des SFB 666 die „Systematische Generierung von Flächentragwerken unter Zuhilfenahme des Informationsmodells“ an. Dazu werden Anwendungsfelder im Bauwesen identifiziert und verschiedene Bauteile entwickelt. Die technologieinduzierten Materialeigenschaften und deren Fertigungsverfahren ermöglichen die serielle Fertigung von tragfähigen und gekrümmten Flächentragwerken, die den ästhetischen Anforderungen eines sichtbaren Bauteils im Bauwesen genügen sollen. Ferner können durch besondere Arbeitsschritte weitere Funktionen in diese Bauteile integriert und somit das bestehende Produktspektrum erweitern werden.

Vorgehensweise

Technologische Innovationen im Bereich der Fertigung führen zu einer Vielzahl neuer Möglichkeiten, geben jedoch gleichzeitig Restriktionen bezüglich der Geometrie und der Maße vor. Zur Erstellung von gekrümmten Flächentragwerken ist zuerst einmal die Identifizierung von Geometriefamilien und deren Modularisierbarkeit notwendig. Hinsichtlich der globalen Krümmungsgeometrie von Flächentragwerken ergeben sich die Geometriefamilien der ebenen, einsinnig gekrümmten, zweisinnig synklastisch und zweisinnig antiklastisch gekrümmten sowie der Freiformgeometrien (Abb. 1).

Die spaltgebogenen Stegbleche besitzen wegen der Materialeigenschaft ihrer Rippen in Verbindung mit deren statisch vorteilhaften Geometrie eine höhere Tragfähigkeit und eignen sich somit besonders für Leichtbauprinzipien. Ferner sind hierin auch Multifunktionselemente denkbar.