Digital Fabrication. Digital Fabrication

Transkript

1

2 The Invention of Parametric Planning Methods

3 Lars Hesselgren, Jay Parrish and Hugh Whitehead Ingenieure für die Waterloo Railway Station Gründer der Smart Geometry Group Entwickler des Programms Generative Components InfAR

4 Das erste parametrisch geplante und umgesetzte Projekt Grimshaw International Railway Station Waterloo Projektingenieure YRM InfAR

5 InfAR

6 Beispielhafter Aufbau einer parametrischen Geometrie in Rhino / Grasshopper Erstellung grundlegender Geometrien konventionell in Rhinoceros

7 Beispielhafter Aufbau einer parametrischen Geometrie in Rhino / Grasshopper Importieren der Daten in Grasshopper und Applikation parametrischer Komponenten. Durch den Aufbau einer Definition (Bezeichnung der Datei in GH) werden die zuvor erstellten Geometrien durch ein Regelwerk von logischen Bezügen vernetzt.

8 Beispielhafter Aufbau einer parametrischen Geometrie in Rhino / Grasshopper Die über die Defintion erstellte Geometrie erlaubt es zum einen komplexe Formen in bearbeitbare Segmente zu zerlegen und zum anderen die Geometrie anhand ihrer Parameter jederzeit zu verändern.

9 Parametrische Planung und Digitale Fertigung Der zuvor skizzierte parametrische Planungsprozess verlangt in der Fertigung nach einem ebensolchen digitalen Werkzeug zur Umsetzung der Entwürfe. Der parametrische Planungsprozess erlaubt es nicht nur komplexe Formen geometrisch abzubilden, sondern auch exakte Fertigungsdaten aus der Planungsdatei auszugeben. Im digitalen Produktionsprozess ist es im Gegensatz zur klassischen industriellen Fertigung kein Mehraufwand unterschiedliche Teile zu fertigen, solange diese dem selben Herstellungsprinzip folgen. Der Mehraufwand zur Herstellung nicht serieller Elemente verschiebt sich somit von der Fertigung in die Planung. Durch das Prinzip der parametrischen Planung, Geometrien nicht Element für Element zu zeichnen sondern nach einem Regelwerk zu generieren, wird dieser Mehraufwand jedoch effizient.

10 Aktuelle parametrische Architektur und digitale Fertigung Foster Swiss Re building Parametrischer Aufbau in Generative Components InfAR

11 Foster Smithsonian Institution Washington National Museum London InfAR

12 MOS Puppet Theater MOS Puppet Theater InfAR

13 MOS Puppet Theater Aufbau InfAR

14 Strukturen von Erwin Hauer Die Verwendung repititiver Ornamente in der Architektur wurde in den 1960er von vielen Architekten wiederentdeckt, zu dieser Zeit war es aufgrund der Planungs- und Fertigungswerkzeuge jedoch kaum möglich diese Ornamente als nicht serielle Elemente zu fertigen. InfAR

15 Strukturen von Erwin Hauer. InfAR

16 Strukturen von Erwin Hauer. InfAR

17 MOS Ballroom Drive-In CNC gefertigte Stahl Konstruktion Die Verwendung digitaler Planungswerkzeuge hat auch zu einer Wiederntdeckung des Ornaments in der Architektur beigetragen. Im Unterschied zu früherer Verwendung ornamentaler Strukturen, können diese nun jedoch in nicht seriellen Elementen gefertigt, und somit noch spezifischer an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden. MOS Ballroom Drive-In InfAR

18 MOS Ballroom Drive-In Planungsdatei. InfAR

19 MOS Ballroom Drive-In CNC gefertigte Stahl Konstruktion Prototypenbau InfAR

20 CNC- Computer Numeric Control RP- Rapid Prototyping

21 CNC- 2-Axis Fabrication

24 CNC- 2-Axis Fabrication: Lasercutting /Punching/ CNC Milling Lasercutter kleine Ausführung

25 CNC- 2-Axis Fabrication: Lasercutter TruLaser für industrielle Fertigung

26 CNC- 2-Axis Fabrication: Lasercutter TruLaser für industrielle Fertigung /Stahl bis 15mm dicke bearbeitbar

27 CNC- 2-Axis Fabrication: Stanzmaschine TruPunch für industrielle Fertigung

28 CNC- 2-Axis Fabrication: Stanzmaschine TruPunch für industrielle Fertigung

29 CNC- 2-Axis Fabrication: Technicolor Bloom by Brennan Buck Neben der Nutzung in der industriellen Fertigung erlauben die digitale Fertigungsmethoden grade kleineren Firmen und Universitäten hochpräzise Elemente auf industriellem Standard in eigener Fertigung zu erstellen.

30

31

32

33 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio/ Design to Production

34 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio/ Design to Production Abwicklung der Schaltafeln

35 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio/ Design to Production Übersicht der Schaltafeln

36 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio/ Design to Production Aufbau der Unterkonstruktion der Schalung

37 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio/ Design to Production Aufbau der Schalung

38 CNC- 2-Axis Fabrication: Mercedes Benz Museum UN Studio Design to Production

39 CNC- 2-Axis Fabrication: The Waffle System: lasergeschnittenes Modell

40 CNC- 2-Axis Fabrication: The Waffle System : Grasshopper Definition

41 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Sanaa/ Design to Production

42 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Herstellung der Betonschalung über ein Wafflesystem

43 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Herstellung der Betonschalung über ein Wafflesystem

44 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Sanaa/ Design to Production

45 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Montage der Schalungskonstruktion

46 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Montage der Schalungskonstruktion

47 CNC- 2-Axis Fabrication: Rolex Learning Centre Einbringung des Ortbetons

48 CNC- 2-Axis Fabrication: Talstation Hungerberg Zaha Hadid/ Design to Production

49 CNC- 2-Axis Fabrication: Erstellung der Form über Schnittsegmente

50 CNC- 2-Axis Fabrication: optimierte Anordnung der Elemente zur effizienten Materialnutzung

51 CNC- 2-Axis Fabrication: Vorgefertigte Segmente

52 CNC- 2-Axis Fabrication: Montage der gesamten Unterkonstruktion

53 Frei Otto : Digitale Logik analoge Systeme Multihalle Mannheim InfAR

54 Frei Otto Multihalle Mannheim Hängemodell der Pneu- Konstruktion Auch ohne Computer können die logischen Systeme die in der digitalen Planung verwendet werden Anwendung finden. In diesem Fall wurde die Form der Halle ebenfalls nicht durch beschreibende Zeichnungen entworfen, sondern über ein Hängemodell generiert. Das einfache System des Hallendachaufbaus ermöglicht es jeweils Knotenpunkte als Verbindungsstellen auszubilden, da diese quasi automatisch durch die Distanz der Bohrungen für die Verschraubung in die richtige Stellung gebracht werden. InfAR

55 Frei Otto Multihalle Mannheim Konstruktionsdetails InfAR

56 Frei Otto Multihalle Mannheim Baustellenfotos InfAR

58 CNC- 3-Axis Fabrication 3 Axis Milling Machine/ 3 Achs Fräse y

59 CNC- 3-Axis Fabrication Die Z- Achse ermöglicht die 3 dimensionale Bearbeitung von Werkstücken z

60 CNC- 3-Axis Fabrication Schlitten für Bewegung in x- Richtung x

61 CNC- 3-Axis Fabrication Fräskopf in der Spindel

62 CNC- 3-Axis Fabrication Gefrästes Relief in Marmor

63 CNC- 3-Axis Fabrication Centre Pompidou Metz Shigeru Ban / Design to Production

64 CNC- 3-Axis Fabrication Centre Pompidou Metz Shigeru Ban / Design to Production 3D Modell der Gesamtkonstruktion

66 CNC- 3-Axis Fabrication Centre Pompidou Metz Shigeru Ban / Design to Production Aufbereitung des 3D Modells zur Fertigungsdatenerstellung

67 CNC- 3-Axis Fabrication Centre Pompidou Metz Shigeru Ban / Design to Production Abwicklung der Elemente

72 CNC- 3-Axis Fabrication Swissbau Pavillon / Design to Production

78 CNC- 4-Axis Fabrication Rotationsachse als 4te Achse Rotationaxis

79 CNC- 4-Axis Fabrication Barkow Leibinger Architekten mit Trumpf Maschine Technology inspired Design

80 CNC- 4-Axis Fabrication Barkow Leibinger mit Trumpf Maschine. Der neue Trumpf Lasercutter erlaubt die Bearbeitung von Röhrenquerschnitten. Aus der neuartigen Nutzung der Maschine entstand das Design Projekt.

81

82

84 CNC- 5-Axis Fabrication 1 Prinzip : Rotation des Objekts / 5 -Achs Fräsmaschine

85 CNC- 5-Axis Fabrication Zweites Prinzip: Rotation des Fräskopfs / Roboterarm

86 CNC- 5-Axis Fabrication The Programmed Wall Gramazio Kohler

88 CNC- 5-Axis Fabrication The Programmed Wall /Gramazio Kohler

92 CNC- 5-Axis Fabrication Weingut Gantenbein /Gramazio Kohler

96 CNC- 5-Axis Fabrication Pavillon ICD Uni Stuttgart

104 CNC- 5-Axis Fabrication Valse Automatique

105 CNC- 5-Axis Fabrication Valse Automatique Erstellung eines 3d Objekts nach Tonfrequenzen Video im Internet unter made-blog

106 CNC- Fabrication Planning for Fabrication of complex Surfaces Glashalle Dortmund plus4930 Architektur InfAR

107 CNC- Fabrication/ Planning 3d Skizze als Ausgangspunkt des Projekts InfAR

108 CNC- Fabrication/ Planning Erstellung der parametrischen Datei InfAR

109 CNC- Fabrication/ Planning Erstellung von Varianten InfAR

110 CNC- Fabrication/ Planning Zusammenfügung der einzelnen Strukturen InfAR

111 CNC- Fabrication/ Planning Datenaustausch des digitalen Modells mit dem Statiker InfAR

112 CNC- Fabrication/ Planning Explosionszeichnung der Konstruktionsschichten InfAR

113 CNC- Fabrication/ Planning Erstellung von Modellen direkt aus den Planungsdaten InfAR

114 DIGITALE PLANUNG FILE TO FACTORY CNC Lasercutting and CNC Folding OVERKILL SHOP BERLIN Plus 4930 Architektur

115 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Ladengeschäft vor Umbau

116 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Ladengeschäft nach Umbau

117 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Entwurfselement Spiegel

118 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Entwurfselement Streetart Scratching

119 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Entwurfselement Streetart Lightwriting

120 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Kombination Spiegel-Scratching-Lightwriting

121 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding 3D Skizze des Tresenelements

122 CNC- Fabrication File to Factory : Die direkte Verwendung der Daten des Planers zur Fabrikation ohne Werkplanung der ausführenden Firma. In diesem Fall wurden die Abwicklungen der Bleche als Fertigungsdaten für den Lasercutter übernommen

123 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Modellbau M:1:1 anhand der Fertigungsdaten

124 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Elemente des 1:1 Modells vor Ort

125 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding 1:1 Modell vor Ort

126 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Trumpf Lasercutter mit automatischem Blecheinzug

127 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Zusammenbau der gelaserten Stahlplatten

128 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Vormontierter Tresen. Der Tresen wurde als Monocoque Konstruktion ausgeführt d.h. die aüßere Hülle bildet gleichzeitig die Tragstruktur

129 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Montage der vormontierten Elemente

130

131 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Belastungstest der Tresenkosntruktion

132 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Anbringung der vorgefertigten Verkleidung

133

134 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Konstruktionszeichnung der Treppe. Die Trittstufen wurden Lasergeschnitten. Aus den Geometrien der lasergeschnittenen Stufen waren alle weiteren Winkel ablesbar

135 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Regalteil

136 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding 3d Prinzip Skizze

137 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Modularer Aufbau in Generative Components

138

139 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Modellbau M:1:

140 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Vorlage des Faltungsprinzips

141

142

143

144 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Faltung an der CNC Biegemaschine

145 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Prototyp M:1:

147 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Konstruktionszeichnung Regalsystem

150 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Anlieferung der Elemente

151 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Anlieferung der Elemente

152 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Montage durch Laien

153

154 CNC- Fabrication Lasercutting and CNC Folding Fertiges Regalsystem im Shop

155

156

157

158 CNC- Fabrication Planning for Fabrication BUW InfAR S.Brockmann, M.Dembski,R.Pohle Algorithmic Architecture WS 09/10

159 CNC- Fabrication Planning for Fabrication BUW InfAR S.Brockmann, M.Dembski,R.Pohle

160 I. Konzeptentwicklung CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream: Verschattungssystem gelber Pool I.I Raumkonzept Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

161 I. Konzeptentwicklung CNC- Fabrication Planning for Fabrication 3D Skizzen I.I Raumkonzept Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

162 I. Konzeptentwicklung CNC- Fabrication Planning for Fabrication 3-dimensionale Form aus 2dimensionalen I.II Konzept Elementen Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

163 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Prototyp 1:1 II.III Modelle Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

164 CNC- Fabrication Planning for Fabrication Konstruktionszeichnung Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

165 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Grasshopper Definition II.I Pläne Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

166 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream Draufsicht II.I Pläne Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

167 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream Ansichtl II.I Pläne Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

168 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream: Innenraumperspektive II.II Perspektiven Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

169 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream Perspektive II.II Perspektiven Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

170 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream Perspektive II.II Perspektiven Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

171 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication gelaserte Modellteiler II.III Modelle Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

172 II. Entwurf CNC- Fabrication Planning for Fabrication Data Stream Modell 1:20 II.III Modelle Bauhaus-Universität Weimar Informatik in der Architektur (InfAR) Algorithmic Architecture Betreuer: Florian Geddert Sarah Brockmann Martin Dembski Robert Pohle

173 RP- Rapid Prototyping

174 RAPID PROTOTYPING SYSTEMS Systeme und Materialien : Fused Deposition Modeling (FDM) - ABS Kunststoff Gipsdrucker - Gipspulver Selektives Lasersintern (SLS) - Metalle, Keramiken Polymerprinter - Photopolymere Stereolithografie (STL oder SLA) - flüssige Duromere oder Elastomere Contour Crafting (CC) - Beton

175 Rapid Prototyping FDM Printer: Fused Deposition Modelling 3d Drucker als Desktopmodell von HP

176 Rapid Prototyping FDM Drucker Funktionsschema/ Ein Kunststoffdraht wird, ähnlich einer Heißklebepistole, im Druckkopf erwärmt und dann in Schichten aufgetragen. Die Farbe des Kunststoffdrahts bestimmt die Farbe des Modells. Es werden relativ hohe Festigkeiten erreicht.

177 Rapid Prototyping Gipsdrucker

178 Rapid Prototyping Gipsdrucker Funktionsschema

179 Rapid Prototyping Gipsdrucker farbige Modelle in allen CMYK Farben/ Bitmap Printing

180 Rapid Prototyping Polymer Drucker: Aushärten eines Photopolymers unter UV Strahlung

181 Rapid Prototyping Polymer DruckerModell Objet Connex

182 Rapid Prototyping Polymer Drucker verschiedene Materialien in einem Druck/ hohe Festigkeit

183 Rapid Prototyping Polymer Drucker: Modell von Neri Oxman. Die Schwarze Tragstruktur besteht aus festem Kunststoff, die weiße Füllung aus weichem, transluzentem Kunststoff

184 Rapid Prototyping SLS Drucker : Selective Laser Sintering: Gezieltes Schmelzen von Materialpuder

185 Rapid Prototyping SLS Drucker : Systemskizze

186 Rapid Prototyping SLS Drucker : Verarbeitung von Metallen, Keramik und Kunststoffen/ sehr hohe Festigkeit( Vergleichbar mit Gussteilen )

187 RP Technology Parametric Planning and Model Fabrication Nachhallgalerie plus4930 Architektur Für HG Merz GmbH InAR

188 RP Technology Modell einer Rautenstruktur als Verkleidung der Nachhallgalerie in der Staatsoper Berlin

189 RP Technology Erstellung der Rautenstruktur in Grasshoppper

190 RP Technology SLS Kunststoffdruck eines Segments

191 RP Technology Full Scale Printing / Conture Crafting_Die Zukunft des Bauens? Idee des Conture Crafting: Ein, mit einer Krananlage mit Laufkatze vergleichbarer, 3D Drucker wird auf der Baustelle aufgebaut. Über eine Düse wird der Beton Schicht für Schicht aufgebaut. Probleme: -Einbringen der Bewehrung -Schräge Wände nur bis zu einem Winkel von ca. 30 Grad möglich

192

193 RP Technology Full Scale Printing Enrico Dini

194

195 Der von Enrico Dini entwickelte 3d Drucker funktioniert ähnlich dem regulären Gipsdrucker. Schicht für Schicht wird in einem Sandbett aufgetragen in das über eine Düse ein Bindemittel aufgetragen wird. Die derzeitige Größe des Druckers beträgt 5mx6m. Der Aufbau kann jedoch abhängig von der Länge der Traversen theoretisch bereits einen Arbeitsraum von 20mx12m erreichen.

196 RP Technology Full Scale Printing_ I`Ve heard about _ by R & Sie

197 RP Technology Full Scale Printing_ I`Ve heard about _ Vision einer sich selbst fortplanzenden Struktur. Im 3d Modell generiert über evolutionäre Algorithmen.

198

199 ENDE