Nora Schmidt

Autor

Nora Schmidt
Berlin   Deutschland

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'


Die Anwendung raffinierter, mitunter hochkomplexer Holzverbindungen fĂŒr Tragwerkskonstruktionen, wie man sie noch heute als Zimmermanns-Lehrling studieren muss, haben in den letzten Jahrzehnten stetig abgenommen. Zu teuer war die handwerkliche Arbeit, und so wurden Holzelemente in großem Umfang mit Nagelplatten aus Stahl verbunden. In letzter Zeit jedoch erleben die gezimmerten Verbindungen nach der traditionellen Kunst der Zimmerleute durch den zunehmenden Einsatz CNC gesteuerter Fertigungsmethoden eine Renaissance – selbst AnschlĂŒsse in verschiedenen geometrischen Variationen können heute wieder wirtschaftlich hergestellt werden.
 

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
'Seiwa Exhibition Hall' von Kazuhiro Ishii

Zwei Studenten des Fachgebiets Tragkonstruktion am Fachbereich Architektur der UniversitĂ€t Kassel, Mischa Proll und Andreas GĂŒnther, haben sich die Vielfalt an Gestaltungsmöglichkeiten zu Nutzen gemacht und einem Jahrhunderte alten Tragprinzip zu neuen Dimension verholfen.
Das traditionelle Hebelstabwerk besteht aus kurzen Holzbalken, die ĂŒber eine gezimmerte Verbindung an deren Enden zu einem FlĂ€chentragwerk zusammengesetzt werden. Bei gleich bleibender ProfilstĂ€rke, StablĂ€nge und Lage der Knoten auf den Stabachsen bildet sich die Form einer Kuppel. Die erste schriftliche Dokumentation eines solchen Tragwerks, auch "Mandaladach" oder „reciprocal frame“ genannt, stammte ĂŒbrigens, so die Recherche der Studenten, aus dem 12. Jahrhundert von einem buddhistischen Mönch namens Chogen, dessen Tempelbauten bis zur heutigen Zeit bedeutenden Einfluss auf die Kuppelbauten in China und Japan haben.
Die Variation einzelner Parameter, etwa die Änderung einer Verbindung zweier StĂ€be, fĂŒhrt zu einer Änderung aller anschliessenden Verbindungen. Nach Anpassung der StablĂ€nge und Knotenpunkte wird das statische System variabel und lĂ€sst sich auf freie Geometrien anwenden. Anhand dieser Erkenntnis, entwickelten Mischa Proll und Andreas GĂŒnther ein Berechnungsprinzip, das den Bau von nahezu beliebig geformten, hoch stabilen FlĂ€chen – in proportionaler AbhĂ€ngigkeit von der angewandten Netzdichte des Systems – ermöglicht.
CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
'Reciprocal frame' BogenbrĂŒcke aus dem Codex Madrid von Leonardo da Vinci

In Zusammenarbeit mit 11 Auszubildenden des Bundes-Bildungszentrum des Zimmererhandwerks in Kassel wurde kĂŒrzlich auf dem Campus der UniversitĂ€t das erste Demonstrationsbauwerk, bestehend aus 180 Balken, gefertigt. Dabei ließen sich die angehenden Architekten nicht lumpen und gaben eine Struktur vor, die wohl beweisen sollte, welch gestalterische Freiheit das System erlaubt.

"Die design surface beginnt an der kurzen Seite mit einem Bogen, um sich im mittleren Teil der FlĂ€che auf einer ihrer Außenkanten abzustĂŒtzen. Dort stellt sie sich als geschwungene Wand dar, um am Ende der FlĂ€che wieder in einer Bogenform den Pavillon abzuschließen. Im mittleren Teil verdreht die design surface, analog zu einem Möbiusband, ihre Innenseite nach aussen. So ist die Oberseite des ersten Bogens die Unterseite des Zweiten Bogens", erklĂ€rt Mischa Proll, der den Pavillon im Rahmen seiner Diplomarbeit entwarf.
CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
Basismuster

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
Systemdarstellung des 'selfsupportingframework'

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
Jeder Balken hat einen identischen Querschnitt, ist jedoch durch die Anordnung seiner Abschnitte und Ausschnitte, ein EinzelstĂŒck

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
Aufbau des 'selfsupportingframework' auf dem Campus der UniversiÀt Kassel

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
'selfsuppertingframework' von Mischa Proll

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
'selfsupportingframework' von Mischa Proll

CNC Zimmerhandwerk: Das 'selfsupportingframework'
Die Konstruktion besteht aus 180 Holzbalken und ist 13,5 m lang und 5m breit.

Das Kasseler 'selfsupportingframework' zeigt nicht nur welche Gestaltungsmöglichkeiten computergestĂŒtzte Architektur beinhaltet, es demonstriert auch, die Anwendbarkeit des nachwachsenden Baustoffes Holz im Rahmen hochkomplexer Geometrien.

Projekt Team:
UniversitÀt Kassel Fachbereich Architektur
Fachgebiet Tragkonstruktion
Fachgebiet Digitale Entwurfstechniken
Sachgebite Vermessung
Bundesbildungszentrum des Zimmerergewerbes

Sponsoren:
SFS intec , Stahlbau Lamparter, SĂ€ge- und Hobelwerk Oberweser.
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