Digital Bamboo Pavilion
2020
Der Digital Bamboo Pavilion wurde von Studierenden des Master of Advanced Studies in Architecture and Digital Fabrication 2019-2020 der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit der Professur für Digitale Bautechnologien und der Professur für Tragwerksentwurf entworfen.
Der Digital Bamboo Pavillon erforscht die Kombination eines natürlich gewachsenen Materials mit digitaler Fabrikation. Bambus ist ein hervorragendes und nachhaltiges Baumaterial, da es schnell wächst, CO2 bindet und ein sehr niedriges Verhältnis von Eigengewicht zur Festigkeit aufweist. Für den Entwurf der ultraleichten Struktur, wurden selbst entwickelte digitale Tools verwendet um die Geometrie der maßgeschneiderten 3D gedruckten Verbindungen zu konzipieren. Die Struktur erstreckt sich über mehr als 40 Quadratmeter mit einem Gesamtgewicht von nur 200 kg. Der Digital Bamboo-Pavillon ist als filigrane und ansprechende Architektur wahrnehmbar und erweitert das klassische Vokabular des Raumfachwerks.
Der Computer-unterstütze Entwurfsprozess ermöglicht die Optimierung und formale Erforschung komplexer Strukturen. Die Struktur kragt fast 5 Meter in drei Richtungen aus und ist dabei nur auf minimale Auflagerpunkte angewiesen. Das Haupttragsystem wird durch einen räumlichen Fachwerkträger definiert, der durch vorgespannte Seile verstärkt wird. Die Global-Geometrie des Pavillons, welcher aus mehr als 900 schlanken Bambusröhren besteht, wurde mit speziell entwickelten digitalen Werkzeugen generiert.
Die einzelnen Bambuselemente werden durch speziell entwickelte 3-D gedruckte Knoten miteinander kraftschlüssig verbunden. Die Generierung der geometrisch voneinander verschiedenen Verbindungen wurde dank eines digitalen Verfahrens automatisiert und entsprechend den mechanischen Anforderungen angepasst. Die Verbindungssystematik löst dabei integral notwendige Funktionen wie die Montagetoleranzen, den Bauablauf, die Inhomogenität des natürlichen Bambus, die Verbindungen zu den Verschattungspanels, die Beschriftungen sowie die kraftschlüssige Verbindung mit den Vorspann-Seilen. Zudem wurde das Volumen jedes einzelnen Knotens auf das Minimum reduziert, um Zeit und Kosten beim Druck zu sparen. Zur Herstellung der 380 maßgeschneiderten Verbindungen wurde eine Hybridstrategie mit MultiJet-Fusion-Technologie und direktem Metall-Lasersintern eingesetzt. Die Verschattungspaneele des Pavillons werden durch einen spezifischen Berechnungsprozess ermittelt und durch einen 3D-Druck eines recycelbaren, UV-beständigen Thermoplasts auf ein leichtes Lycra-Textil hergestellt. Der 3D-Druck versteift und formt das Gewebe zu flexiblen, maßgeschneiderten Paneelen. Die Verbundelemente werden nur gezielt lokal verstärkt, wodurch die Menge des verwendeten Materials reduziert wird.
Das für den digitalen Bambuspavillon entwickelte System zielt darauf ab, den logistischen Aufwand beim Bau zu optimieren und gleichzeitig die Vorteile der digitalen Fertigung für eine nachhaltigere Baukultur zu nutzen. Dem Prinzip der verteilten Vorfertigung folgend, wird die Komplexität der Struktur in die Knoten verlagert, welche mittels 3D-Druck auf der ganzen Welt hergestellt werden können. Diese spezifisch entwickelten Knoten können im Zusammenspiel mit lokalen nachwachsenden Materialien verwendet werden, um hoch performative, nicht standardisierte Tragwerke zu konstruieren. Die modulare Bauweise ermöglicht eine schnelle Montage und Demontage. Die vormontierten Pavillons-Module wurden vor Ort in nur 48 Stunden zusammengebaut.
Der Digital Bamboo offenbart eine neue Denkweise, bei der die digitale Fertigung zu einer nachhaltigen Zukunft im Bauwesen beitragen kann. Durch die Kombination von nachwachsenden Materialien mit spezifisch entwickelten 3D-gedruckten Knoten kann zudem ein neuer architektonischer Ausdruck erreicht werden.
Lehrerteam:
Marirena Kladeftira, Matthias Leschok, Eleni Skevaki, Yael Ifrah (Professur für Digitale Bautechnologien), Davide
Tanadini (Professur für Tragwerksentwurf)
Tragwerksentwurf unterstützen:
Ole Ohlbrock, Pierluigi D’Acunto (Professur für Tragwerksentwurf)
Studenten MAS ETH DFAB 2019-20:
M. P. Assaf, J. Baddad, F. Brisson, Y. Chiu, R. Clemente, I. Georgiou, M. Goto, A.
Johansson, L. Mangliar, D. Martinez Schulte, E. Morales Zuniga, F. Salehi Amiri, E. Sallin, I. Santosa, E. Sounigo,
C. Techathuvanun, P. Tsai
Partner für Additive Manufacturing: HS HI-TECH, Seoul, South Korea
Unterstützende Techniker:
Christian Egli, Tobias Hartmann, Michael Lyrenmann, Thomas Posur, Andrea Perissinotto, Andreas Reusser
Sponsoring und Unterstützung:
Hewlett Packard, SGSolution AG, AF Fercher AG, Holcim, Abuma Gmbh, RapLab ETH Zurich
Der Pavillon in Zahlen:
- Dimensions: 9 x 9 m (footprint) x 5m height
- Total area: 40 sqm
- Total weight: 200kg
- On-site assembly time: 48h
- 930 bamboo poles with 20mm diameter
- 380 connections in PA12, 1 joint in 316L Stainless Steel
- 35 sqm of shading panels
Für weitere Informationen:
- Chair of Digital Building Technologies
- Master in Advanced Studies in Architecture and Digital Fabrication
last modified 24.10.2020
