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Temp flake

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Temp_Flake

Inhaltsverzeichnis

Versuche

Am Beginn unserer Hochbau 2 Übung haben wir uns das Ziel gesetzt eine neuartiges Konstruktionsprinzip zu entwickeln. Mit der Hilfe von Versuchsreihen haben wir einige Ideen getestet und uns so an unseren Entwurf genähert. Ausgang jedes Entwurfes war immer eine Standardkomponente. Diese Standardkomponente sollte einfach herzustellen sein und daher keine komplexe dreidimensionalität aufweisen. Wie man bei der folgenden Versuchsreihen sieht, reichten unsere Komponenten von einem quadratisch ausgeschnittenen Blatt Papier angefangen über Stabkonstruktionen bis zu standard Fließenkreuze.

Versuch 1

Rohre

Die Grundidee war aus einer zweidimensionalen Fläche durch Einschneidungen und einer anschließenden Drehung der Fläche ein Rohrsegment zu generieren. Die Kombination der Rohrsegmente soll einen Rahmen für einen komplexen Körper vorgeben.

Versuch 2

Stäbe

Der zweite Versuch ist eine Abstraktion des ersten Versuches. Wir haben uns mit der Anordnung und den Befestigungspunkten der Stäbe beschäftigt.


Für uns stellte sich auch die Frage welcher Unterschied zwischen sich einer geometrisch Anordnung und einer zufallägen Anordnung der Stäbe besteht.

Versuch 3

Der dritte Versuch ist die Überprüffung und Positionierung der Befestigunspunkte der Stäbe. Wir haben uns mit der Anordnung und den Befestigungspunkten der Stäbe beschäftigt. In den Bildern sieht man zwei Kuppeln mit dem gleichen Volumen aber einer anderen Anordnung der Stäbe.


Geometrisch vs. Zufällig

Bei dieser Versuchsreihe wollten wir die Belastungsgrenzen von zwei unterschiedlichen Geometrien herausfinden. Durch eine stetige Lastzunahme provozierten wir ein einstürzen der Kuppeln.

Geometrisch

Belastungsgrenze Kuppel (geometrische Anordnung der Stäbe) : 325g

Zufällig

Belastungsgrenze Kuppel (zufällige Anordnung der Stäbe) : 285g

Versuch 4

Schüttversuch mit Kreuzen

Die Idee war durch eine Schüttung einer einfachen Geometrie einen Raum zu erzeugen. Wir haben Fließenkreuze über einen Luftballon geschüttet, beim entfernen des Luftballons entstand der Raum.

Animation

Der nächste Schritt war, das wir die Geometrie der Fließenkreuze für das Schüttverfahren optimieren. Dazu wären mehrere Schüttmodelle notwendig gewesen. Da es sich um eine große Anzahl von einzel Elementen handelt, war es uns nicht möglich in kurzer Zeit diese Modelle zu bauen. Darum haben wir uns Entschieden, die verschiedenen Geometrien der Schüttelemente und die daraus folgenden Kuppeln mit einer Animationssoftware zu testen. Wir haben im "Rhinoceros" die Schüttelemente modelliert und sie mit zwei Animationsprogrammen getestet. Da das Animationsprogramm eine Schwerkraftsimulation haben musste, haben wir uns für Cinema 4D und Blender entschieden.


Schüttelement aus Kunststoff

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Animation mit Gravitationssoftware

Hb2 tempflake versuch05 01.swf

Die Anzahl der Einzelobjekte und die immer komplexer werdende Geometrie der Elemente führte leider zu einer Überlastung unseres Computers. Wie man bei der oberen Animation sieht, funktioniert die Kollision der Kreuze sehr gut, nach längerem betrachten sieht man aber das die Schwerkraft die Objekte nach dem Stillstand noch weiter bewegt. Bei komplexeren Geometrieen funktionierte die Kollisionserkennung auch nicht mehr Richtig. Die meisten Probleme bei diesen Animationen hatten wir aber bei der Rechenleistung, da manche Animationen Tage lang berechnet wurden.

Konstruktions Entwurf: TEMP FLAKE

Nach den Animationsversuchen konnten wir keine Aussage über die ideale Geometrie der Standardkomponente treffen. Wir haben uns dann genauer mit Schüttverfahren beschäftigt und angefangen Schüttverfahren in der Natur zu suchen und zu beobachten. Das spektakulärste und größte Schüttverfahren der Natur ist der Schnee. Beim Schneefall werden eine Vielzahl von Einzelkomponenten auf eine Fläche geschüttet, die dann ein teilweise zusammenhängendes System bilden.

Beschreibung

Unsere Idee war es die von der Natur generierte Form der Schneeflocke als unsere Standardkomponente zu verwenden. Da unsere Komponente durch ein einfaches Herstellungsverfahren erzeugt werden muss, haben wir die Geometrie der Schneeflocke auf unsere Bedürfnisse angepasst. Ziel war es einen Mittelwert zwischen wirtschaftlichkeit der Herstellung und konstruktiver Form zu finden. Das Prinziep unseres Entwurfs ist es,durch eine Schüttung von Einzelkomponenten über eine Form eine Komplexe Hülle zu erhalten. Die verzahne Masse aus Schneeflocken würde also eine in sich tragende Konstruktion ergeben, wenn man die Fläche auf die geschüttet wurde entfernt. Um eine sinnvolle Hülle zu generieren, war es uns auch wichtig eine dichte Hülle zu erhalten. Durch die Schneeflocken kannnähmlich Wasser gelangen. Das Material der zweiten Komponent, die unsere Hülle dicht machen soll, fanden wir im Hydrogel.

Komponente 01

Schneeflocke

Ruhereibung

Konstruktion

Wie man unten sieht haben wir die Geometrie der Schneeflocke in einer Abstrakten form mit Stäben übernommen. Bei den folgenden sieben Bilder wird die Geometrie vereinfacht um eine industrielle Herstellung zu ermöglichen. Das vorletzte Bild zeigt eine Form die für die Herstellung generiert wird. Durch eine Versuchsreihe ergab sich aber eine zu geringe Verzahnung der Elemente. Die Geometrie im letzten Bild ist durch die Wiederherstellung der Zapfen an den Ecken wieder eine Annäherung an die Schneeflocke und hat auch bei den Versuchen gute Ergebnisse bei der Verzahnung zwischen den Einzelobjekten ergeben.


Selbsttragende Konstruktion

Herstellung

Kunststoff

Die Teile werden aus PE Kunststoff hergestellt. Um genügend Reibung untereinander aufzubauen muss die Oberfläche eine hohe Haftreibung besitzen.

Schüttelement aus Kunststoff


Massenfertigung

Das Strangziehverfahren wird auch Pultrusionsverfahren genannt. Es dient der Herstellung von Endlosprofilen und ist daher ein kontinuierliches Verfahren. Anschließend werden die dünnen Schüttelemente aus den Profilen gewonnen und ist somit eine Kostengünstige und schnelle Methode die Objekte herzustellen.

Schüttelement aus Kunststoff



Aluminium Draht

Diese Teile werden aus einem dünnen Aluminium Draht hergestellt. Da Metalle untereinander kaum eine Reibung besitzen, müssen die Teile zusätzlich mit einem PE Kunststoff beschichtet werden.

Schüttelement aus beschichtetem Draht


Massenfertigung

Die Tragfunktion besteht aus einem gebogenen 0,8mm Aluminium welches in ein Polyethylen Bad getaucht wird um eine dünne Beschichtung zu erreichen um die Oberflächenreibung zu erhöhen.

Querschnitt Schüttelement aus beschichtetem Draht



Anwendung

Ablauf der Herstellung des Raumes

Komponente 02

Material

Das Wasserabsorbermaterial besteht aus einem HYDROGEL. Dieses Material hat die Eigenschaft bei Wasseraufnahme aufzuquellen und wird dabei zu eine gel-artigen Masse. Durch die enorme Volumenvergrößerung werden die Hohlräume des Schüttmaterials ausgefüllt und zusätzlich ein Druck auf die umliegenden Elemente ausgeübt. Die Flüssigkeit wird absorbiert (aufgesogen), wobei die Partikel stark aufquellen. Es bildet sich dabei ein Hydrogel. Selbst unter Druck, lässt sich die Flüssigkeit nicht mehr so einfach aus dem Partikel drängen.

Hydrogel quillt unter Wasseraufnahme extrem auf


Anwendung

Zufällige Anordnung der geschütteten Teile. Durch die Verzahnung und die Oberflächenreibung bildet sich eine Selbsttragende Form.

Schüttelement unregelmässig Angeordnet



Auf die Schüttobjekte werden Wasserabweisenden Objekte geschüttet welches das Wasser aufnehmen und die Hohlräume mit dem Silikagel ausfüllen. Zusätzlich durch die Hohe Oberflächenreibung bleiben mehr Partikel an den Schüttelementen liegen.

Silikagel auf den Schüttelemnten




Das Hydrogel übernimmt jetzt auch zusätzlich eine statische Funktion, da es Druck auf die umliegenden Elemente ausübt, und durch die gelartige Beschaffenheit ist es hervorragend geeignet um Kräfte die auf die Konstruktion einwirken zu absorbieren. Zusätzlich kann das Hydrogel Wärme und Kälte Speichern und sie Langsam an die Umgebung wieder abzugeben.

Aufgequollenes Hydrogel zwischen den Elemementen


TEMP FLAKE

Schnitt


Visualisierung


Modellversuche

Attribute

Jenewein Benjamin Schnitzer Thomas Neumayr Robert HB2 09SS Bild:Temp Flake Strangpress.jpg

Fakten zu Temp flakeRDF-Feed
BetreuerNeumayr Robert  +
ImageTemp Flake Strangpress.jpg  +
LVHB2  +
Semester09SS  +
VerfasserJenewein Benjamin  + und Schnitzer Thomas  +
Persönliche Werkzeuge