„Mit Luft gebaut“
eine neue Morphologie der Architektur innovative formale Optionen werden durch den Einsatz von ETFE-Folien-Konstruktionen möglich.
von Andreas Ostwald
Professor für dreidimensionale Gestaltung an der HFK Bremen
Wenn die Geschichte der Architektur und die ihrer Morphologie eine der jeweils verfügbaren Materialien und deren Verarbeitungstechnologie ist, so ergibt sich daraus vielleicht auch der Ausblick auf die Architektur der Zukunft…
Was bedeutet, das sich vor allem mit dem Einsatz neuer Materialien die Architektur sich von bestehenden bisherigen Paradigmen befreien kann und zu neuen Formen gelangen wird. Ob Buckminster Fuller oder Frei Otto, Werner Sobek oder Herzog de Meuron – die bisherigen Realisierungen von Gebäudevolumen mit textilen Mebranen und Folienkonstruktionen lassen die Potentiale erahnen.
Wobei sich natürlich auch Umsetzungen einfacher textiler Membranen zufinden sind die in Ihrer formale Analogie bisher doch archetypisch auf eine Ableitung vom indianischen Tippi + dem Wigwam und der Jurte und anderen historischen Formen temporärer Architektur begrenzt zu sein scheinen.
Schaut man sich die Erde an, so ist unsere blaue Murmel natürlich auch ein Stück gebaute Welt in dem das Leben, ob nun urban oder rural, vor allem durch die umgebende Luft hülle möglich ist. Abstrahieren wir diese Lufthüllenarchitektur (die der Atmosphäre) auf kleinere Massstäbe und schauen wir uns die verfügbare Technologien vor allem in der ETFE Konstruktion an, so liegt doch ein Fächer an Formen Körpern und Volumen offen, der neue Qualitäten aufzeigt :..
Mit dem Einsatz von ETFE Folien, und um die geht es im Weiteren, läßt sich die klassische Unterscheidung von Dach und Fassade nivellieren, aber auch in der Substitution dieser einzelnen Elemente mittels Folienkomponenten liegen die Vorteile klar ersichtlich auf der Hand …
Ob nun Tonnengewölbe oder Kuppel, der transparente, verschattbare Einsatz von ETFE Folien lässt jeweils die Architektur in Ihrem Kontext zur Natur (Universum ) offener + direkter werden. Ein Verschmelzen des Innenraumes mit der Umwelt wird mittels Lufthülle und einiger 0.2mm starker Folien eben doch fast immateriell…
Es gibt neben der Transparenz und der Einbindung der Tageslichtnutzung natürlich den enormen Vorteil der Wärmedämmung!
Wir wissen zwar: „Ja ein Vakuum isoliert noch besser und wir können uns auch sehr wohl Strukturen vorstellen die aus Vakuua und Luft gefüllten Kissen stabile Strukturen schaffen – aber in der primären Kissenstruktur dient ein Luftpolster innerhalb der Folien als perfekter Temperaturschutz …
Der Fassadenbereich hat durch den Einsatz von Cenotec Folien Kissen mit isolierenden Eigenschaften bei gleichzeitiger Transparenz und Tageslichtnutzung einen großen Vorteil …
Wir haben ein geringes Gewicht der eingesetzten Materialien, kurze Erstellungs- und Montagezeiten und eine Smart-Technologie, die in anderen Bereichen mittlerweile auch Einzug erhält. Nach einer hundertsechzigjährigen Tradition wird beim Americas Cup nun nach der Einführung von Multihulls zum ersten Mal das klassische Segel durch Profile ersetzt – also vertikale Tragflächen deren Volumen aus dünnste Membranen erzeugt werden, die den Vortrieb am Wind erzeugen.
Die Diskussionen um die gesamte Überdachung urbaner Räume erübrigt sich, wenn die Architektur selbst nur eine Lufthülle ist ..
Die Visionen eines Frei Ottos: Kuppeln die sich über Quadratkilometer hinwegspannen werden mit ETFE Folien realistisch. Schauen wir uns die Morphologie dazu an:
Während amorphe Volumen – geometrische Körper – platonische Körper vornehmlich als Gebäudehüllen realisiert werden, ist für einzelne Gebäudeteile aus ETFE Folie also für einzelne Elemente innerhalb der Gebäudeformationen dann eher die Planung sphärischer Flächen sinnvoll: Sattelflächen und Freiformflächen
Der Spannungsbogen der extrem variantenreichen Morphologie der möglichen ETFE-Architektur reicht von luftigen Körpern geformt aus geometrisch einfachen 2-dimensional bis hin zu hoch komplexen 3-dimensional Oberflächen:
– archimedische Körpergeometrien
– platonische Körper
– geodätische Sphären
– Boolean Architecture;
– Planare / Lineare Transformationen (z. B. variable Kachelmuster)
– Fourier-Transformationen
– Weaire-Phelan-Struktur
– Helix, Schrauben, Schraubenlinien, Wendel
– Bézier-Kurven und -Flächen
– Kubische Splines, B-Splines
– Netzstrukturen
– amorphe Freiformen
Volumen und gespannte Flächen
Zur Zeit werden in Stahl- oder Aluminiumskelette jeweils zwei bis vier Membranen eines „Kissen“ gespannt und dann mittels einem innerem Luftdruck von ca 3 bar zu stabilen Fachungen aufgeblasen. Bislang dienten die Stahlkonstruktion als Tragwerk wobei die neuen Entwicklungen in Richtung Kohlefaser und Kunststoffelementen die Minimierung der Profile erreichen können und irgendwann aus reinen ETFE -Strukturen steife Formen zu erzielen sind.
In der Weaire-Phelan-Struktur 1993 von Denis Weaire und Robert Phelan entwickelt fügen sich zwei unterschiedliche Polyeder ein zwölfseitiger Dodecahedron aus Pentagonen und ein 14seitiger Tetrakaidecahedron aus 2 Hexagonen und 12 Pentagonen zu der dichtesten Struktur die bislang bekannt ist ..
Diese Diskussionen um Stabilität der Schäume und Strukturen geht etwas konträr zur gespannten Fläche, die je nach Ausmaß die Frage der Unterteilung aufwirft. Zwar sind Einzelkissen bis 200 qm möglich, aber die Unterteilung ist und bleibt die wichtige Frage der Architektur.
Im Detail ist die formale Ausgestaltung der Flächenaufteilungen mit gleichförmigen Parkettierungen möglich:
Polygone, dreieckige viereckige Kissen
fünfeckige + Hexagone
Parkettierungen mit konvexen Fünfecken
Man kennt bis heute 14 Typen konvexer Fünfecke, die die Ebene parkettieren.
z.B. das Cairo Tiling. Der Name erklärt sich aus Straßenpflasterungen, die es in Kairo verlegt wurden.
Prinzipiell bietet sich aber ein breites Spektrum einer freie Aufteilung ohne Rapport an und wird im Einzelfall die Gebäudestruktur stärker unterstützen ..> zum Beispiel wie ein Penrose Tiling > Roger Penrose hatte Parkettierungen gefunden, die aus minimal zwei Sorten von Kacheln bestehen und dichte Flächenparkettierungen zulassen, die aber im strengen Sinn nicht periodisch sind.
Die individuelle Aufteilung des Bauvolumen mittels der Kissen ist jedem Gestalter überlassen und stellt dann die Mutter aller Künste vor die eigentliche Herausforderung und Aufgabe. Mit Luft in Stücken zu bauen …
