Layerchair.com Konzept | PARAMETRIC Solutions

DRUCKE DEINEN MÜLL IN 3D!

Mit der Entwicklung visueller Programmieroberflächen für CAD-Programme können Architekten ihre Entwürfe seit Kurzem parametrisch konstruieren und direkt in maschinenlesbaren Code übersetzen.

Da neue Entwurfswerkzeuge in der Architektur schon immer eine neue Formensprache hervorgebracht haben, befinden wir uns durch die heutigen Veränderungen und Entwicklungen womöglich in einem der größten Umbrüche seit der Bauhaus-Epoche. Da die Architektur oft mit endlichen Materialien arbeitet, haben wir uns entschieden, ein nachhaltiges und umweltfreundliches Fertigungsverfahren zu entwickeln, das mit recycelten Materialien arbeitet.

Deutschland ist eines der wenigen Länder der Welt mit einem Pfandsystem für Plastikflaschen. In Europa und auf anderen Kontinenten wird Plastikmüll ohne Wiederverwertung achtlos weggeworfen. Deshalb haben wir ein Konzept entwickelt, wie sich moderne Stadtmöbel mit einem Roboterarm im 3D-Druck aus recycelten Plastikflaschen digital fertigen lassen.

Vollautomatisierter 3D-Druck mit Industrierobotern bietet enormes Potenzial für die individualisierte Massenfertigung und schafft durch den Einsatz recycelter Materialien für Interventionen im öffentlichen Raum sogar einen Mehrwert für die Bevölkerung.

Mass Customization 2.0

„3D-Druck bietet Möglichkeiten, die klassische Maschinen nicht haben. Einer der wichtigsten Gründe für den Einsatz von 3D-Druck ist die Möglichkeit, individualisierte Produkte in Serie herzustellen. Während die Individualisierung mit klassischen Maschinen für jedes neue Produkt eine neue Guss- oder Spritzform erfordern kann, können 3D-Drucker jedes Produkt je nach Programm anders fertigen – das steigert die Effizienz deutlich und senkt die Kosten.“

Als Henry Ford 1908 mit der Erfindung des Fließbands die Automobilindustrie revolutionierte, ahnte er kaum, welchen Einfluss er auf die Entwicklung der Massenproduktion in der gesamten Industrie haben würde. Mithilfe der Fließbandfertigung ließen sich viele identische Teile günstig und schnell herstellen und Arbeitsabläufe optimieren. Als Anfang der 1970er-Jahre der erste kommerzielle Roboter „Unimate“ von Unimation Inc. in die Produktion von General Motors eingeführt wurde, war der erste Schritt zur automatisierten Massenproduktion getan. Meist führen Roboter bis heute repetitive Prozesse aus, die dem Menschen abgenommen wurden, weil sie zu schwer oder zu gefährlich waren oder mit Robotern kostengünstiger erledigt werden konnten. Auch Charles und Ray Eames legten bei der Entwicklung ihrer Fiberglass Chairs Mitte des 20. Jahrhunderts großen Wert auf eine möglichst große Farbvielfalt, um durch Individualisierung größere Absatzmärkte zu erschließen.

Bis in die 1950er-Jahre wurde Fiberglas, eines der wenigen Materialien, die sich für die Serienfertigung ihrer Stühle eigneten, nur farblos verarbeitet. Die beiden Architekten entwickelten eine farblich anpassbare Sitzschale, die für die Serienproduktion des Stuhls geeignet war. Dank seiner Anpassungsfähigkeit an unterschiedlichste bestehende und neue Räume wurde er zu einem der bekanntesten Möbelklassiker des 20. Jahrhunderts. Ein weiterer Schritt in Richtung des weltweiten Phänomens Mass Customization war das Nokia 5110, das der finnische Hersteller Nokia im März 1998 auf den Markt brachte. Das Handy zeichnete sich durch eine austauschbare Rückseite aus, das „Xpress-On Cover“. Das Cover gab es in vielen Farben, und Nokias Werbebotschaft lautete: „Make the phone as unique as you are“. Mit 39 Millionen verkauften Geräten und 160 Millionen verkauften Nokia 3210 bestätigte sich die Idee. Jeder Mensch wollte sich einzigartig fühlen, anderen seine Individualität zeigen – und das sollte sich auf alle Lebensbereiche übertragen: Schuhe, Laptops und Autos. Man könnte sagen, dass Mass Customization im Mobilfunkmarkt die breite Masse erreichte. Heute hat das Smartphone die alten Handys abgelöst, und neben unterschiedlichen Farben und Hüllen lässt sich jedes Smartphone durch Millionen verfügbarer Apps an die eigenen Bedürfnisse anpassen. Die Personalisierung ist von außen nach innen gewandert.

Der Autohersteller Opel hat über 100.000 Exemplare des Adam verkauft und mit fast 82.000 Varianten für den Innenraum und 61.000 für das Exterieur – zusammen fast 4 Milliarden Kombinationen – gezeigt, wie wichtig Individualität für Verbraucher ist und welche Rolle sie dabei spielte, den Hersteller bis 2020 wieder profitabel zu machen. Was aber, wenn nicht nur die Farbe oder bestimmte Ausstattungen, sondern ganze individualisierte Objekte wie Möbelstücke einfach, günstig und in kürzester Zeit hergestellt werden könnten – und dann auch noch vollständig recycelbar wären? Diese Möglichkeiten gibt es seit dem letzten Jahrzehnt durch parametrisches Entwerfen und die Werkzeuge der digitalen Fertigung.

Dank digitaler Entwurfswerkzeuge lässt sich ein Roboterarm mit Aufsätzen wie einem Extruder einfacher denn je steuern – als Werkzeug nicht für die Massenproduktion, sondern für die individualisierte Massenfertigung. Mit parametrischen Entwurfswerkzeugen wie Grasshopper für Rhino lassen sich komplexe Entwürfe von Architekten und Designern einfach in Maschinencode übersetzen. Sie schaffen damit die Voraussetzung, nicht nur Produkte in verschiedenen Farben, sondern ganze individualisierte Produktserien herzustellen. Diese Weiterentwicklung hin zur inneren, strukturellen Personalisierung eines äußerlich bereits massenindividualisierten Produkts könnte man Mass Customization 2.0 nennen. Diese Bachelorarbeit beschäftigt sich mit den neuen Möglichkeiten des digitalen Entwerfens und insbesondere mit 3D-Druck und Robotik als Werkzeug der Mass Customization 2.0. Als Beispiel wird ein Verfahren entwickelt, mit dem sich Möbel mithilfe einer intelligenten, kontinuierlichen Drucklinie in einem spiralförmigen Druckverfahren herstellen lassen. Die in der Forschung entwickelten Grundlagen sollen als Basis für weitere Erkenntnisse in der Architektur dienen.

– Quellen in der PDF-Version –

Die vollständige Arbeit lesen:

Bachelorarbeit Moritz Wesseler