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28.09.2017

3D-Druck: Lichtdurchlässige Fassade mit integrierten Funktionen

TU München entwickelt Gebäudehülle aus dem Drucker

Architekten der Technischen Universität München (TUM) haben ein multifunktionales und lichtdurchlässiges Fassadenelement entwickelt, das mit dem 3D-Drucker produziert wird. Die Technik erlaubt eine völlig freie architektonische Gestaltung. Außerdem sind in der neuen Fassade Funktionen wie Lüftung, Dämmung oder Verschattung bereits integriert. Das macht teure Sensoren, Steuerungsprogramme und Motoren überflüssig.

  • © TUM/Andreas Heddergott

    Moritz Mungenast am 3D-Drucker © TUM/Andreas Heddergott

  • © TUM/Andreas Heddergott

    Die Musterbauteile sind 60 cm breit und 1 m hoch. Die Endausführung ist in Polycarbonat geplant. © TUM/Andreas Heddergott

  • © TUM/Andreas Heddergott

    Schicht für Schicht trägt der 3D-Drucker das Kunststoffmaterial auf. © TUM/Andreas Heddergott

  • © TUM/Andreas Heddergott

    Fassaden-Konzept 'Fluid Morphology': Eine Oberfläche wie Wasserwellen, die sich überlagern © TUM/Andreas Heddergott

  • © TUM/Andreas Heddergott

    Fassaden-Konzept 'Fluid Morphology': Eine Oberfläche wie Wasserwellen, die sich überlagern © TUM/Andreas Heddergott

  •  © Professur für Entwerfen und Gebäudehülle/TUM

    So könnte eine Gebäudefassade aus Fluid Morphology-Elementen aussehen. © Professur für Entwerfen und Gebäudehülle/TUM

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Fassadenentwurf aus der Zukunft: filigran und durchscheinend

Das 60 Zentimeter breite und einen Meter hohe Muster-Bauteil aus Kunststoff ist schneeweiß und wirkt sehr filigran. Licht scheint diffus durch die Oberfläche. Kaum zu glauben, dass dieses Material ein Gebäude vor Wind und Wetter schützen kann. Moritz Mungenast, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur für Entwerfen und Gebäudehülle der TUM hat das Projekt initiiert und es gemeinsam mit seinem Team umgesetzt.

„Tatsächlich ist das Fassadenelement nicht nur sehr stabil, sondern auch lichtdurchlässig und multifunktional“, sagt Mungenast. Zellen im Inneren sorgen beispielsweise für Stabilität und schaffen gleichzeitig luftgefüllte Hohlräume für eine optimale Dämmung. Wölbungen des Materials spenden Schatten. Eingelagerte, dünne Röhren lassen die Luft von einer Seite zur anderen zirkulieren – optimale Belüftung ist damit garantiert. Und eine mikrostrukturierte Oberfläche sorgt für optimale Akustik. All diese Funktionen sind skalierbar und lassen sich individuell an verschiedene Anforderungen anpassen.

Das Geheimnis der Welle

Die Designstudie, die das Team um Mungenast erstellt hat, zeigt, wie ein Gebäude mit der neuen Lowtech-Fassade aussehen könnte: Kunststoff umhüllt das Bauwerk wie ein luftiges, weiches Tuch. Die Wirkung wird verstärkt durch die gewellte Oberfläche, die dem Fassaden-Konzept seinen Namen gab: Fluid Morphology. Wie Wasserwellen, die entstehen, wenn mehrere Steine in einen windstillen See geworfen werden, überlagern sich die Strukturen: Die Fassade hat große Ausbuchtungen, tritt an einigen Stellen vor, an anderen zurück. Sie ist zudem nicht überall gleich dick – die Variationen erzeugen ein weiteres Wellenmuster.

Langzeittest unter Realbedingungen

Doch wie viel Licht dringt wann und wo durch die neuen, gedruckten Fassaden-Elemente? Wie gut halten sie UV-Strahlung, Windbelastung, Regen und Schnee stand? Wie effizient ist die Dämmung? Eine Langzeitmessung eines kompletten Fassadenelements von 1,6 x 2,8 Metern Größe auf einem Versuchsstand auf dem Hauptgebäude der TUM soll Antworten liefern. Ein Jahr lang werden Sensoren Daten sammeln, mit deren Hilfe die Architekten dann ihr Design noch verbessern wollen, bevor sie einen weiteren Prototyp aus Polycarbonat, einem zugelassenen Fassadenmaterial, fertigen.

Zukünftige Einsatzmöglichkeiten sieht Mungenast zunächst bei Sonderbauten wie Museen, Bibliotheken, Einkaufzentren oder Versammlungsräumen: „Spezielle Lösungen sind hier besonders gefragt, und es spielt keine Rolle, dass die Kunststofffassaden aus dem 3D-Drucker nicht gänzlich transparent sind wie Glasscheiben, sondern transluzent. Das durchscheinende Licht erzeugt eine ganz eigene, durchaus reizvolle Atmosphäre.“

Unterstützt werden die Forscher vom Research Lab der Fakultät für Architektur der TUM sowie den 3D-Druckerherstellern Delta Tower sowie Picco’s 3D World.

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