Was ist eine elastische Gitterschale?

Freie Formen mit elastischen Gitterschalen
Freie, organische Formen in der Architektur sind beeindruckend, doch sie sind oft teuer und schwer umzusetzen. Elastische Gitterschalen könnten dies ändern: Sie ermöglichen gekrümmte, ästhetisch ansprechende Konstruktionen, die leicht umzusetzen, materialeffizient und wirtschaftlich sind.

Warum gibt es elastische Gitterschalen nicht häufiger?
Die Antwort liegt in der komplexen Planung und statischen Bemessung, die zu den anspruchsvollsten Aufgaben für Ingenieure und Architekten gehören.

Was ist eine elastische Gitterschale?
Eine Gitterschale ist dann “elastisch”, wenn sie aus Gitterstäben besteht, die im verbogenen Zustand eingebaut werden. Ähnlich, wie bei einem geflochtenen Korb wird die finale, elastische Form durch die Biegung stärker. Im Ingenieurwesen bezeichnet man diesen Zustand als Vorspannung. Er bringt den Vorteil, dass die Gitterschale auf Belastungen mit geringeren Verformungen antwortet.

Was finden wir bei Beyond Bending so besonders an elastischen Gitterschalen?
Wir suchen ständig nach Möglichkeiten komplexe, gekrümmte 3D-Designs zu verwirklichen. Elastische Gitterschalen, wie unser FLEXGrid-System, sind hierfür ideal geeignet. Darüber hinaus sehen wir enormes Potenzial in der Entwicklung besonders materialeffizienter Tragstrukturen aus ökologisch sinnvollen Materialien, insbesondere Holz.

Warum sind elastische Gitterschalen so materialeffizient?
Gitterschalen kombinieren zwei Tragwirkungen: die von Schalentragwerken und die von Gittern. Schalen sind extrem materialeffizient und tragen hohe Lasten, jedoch nur bei korrekter Belastung. Punktlasten können sie zum plötzlichen Versagen bringen.
Gitter verteilen hingegen Lasten über Verbindungsstellen und sind weniger materialeffizient, aber ihr Versagen kündigt sich durch große Durchbiegungen an, was ein riesiger Sicherheitsvorteil ist. Gitterschalen vereinen die Effizienz von Schalen und die lastverteilenden Eigenschaften von Gittern – eine perfekte Verbindung!

Warum gilt die Planung von elastischen Gitterschalen als schwierig?
Traditionell planen Bauingenieure Strukturen nach dem Prinzip „WYSIWYG” (what you see is what you get). Bauteile sind so steif, dass sie sich selbst unter Maximallast kaum verformen. Bei Unsicherheiten werden sie einfach überdimensioniert.
Dies ist bei elastischen Strukturen nicht möglich, da hier ein feines Gleichgewicht zwischen Steifigkeit, Form und Versagen besteht. Zu steife elastische Stäbe versagen bei der Biegung auf ihre Zielform aufgrund enormer innerer Spannungen. Die Vorspannung beeinflusst die Kraftflüsse und Spannungen erheblich, was die statische Bemessung von elastischen Gitterschalen schwierig macht. Wir können die komplexe Tragwirkung dank fortschrittlicher Simulationstechniken wie der Finiten Elemente Methode jedoch akkurat abbilden und sichere Tragstrukturen entwerfen.

Unser Fazit
Elastische Gitterschalen sind spannende Strukturen, die beeindruckende Möglichkeiten in Architektur und Design bieten. Uns fasziniert, wie die Verbindung von Form, Geometrie und Elastizität zu funktionalen und ästhetischen Lösungen führt. Die Kombination von Elastizität und modernen, digitalen Planungstools eröffnet neue Horizonte für kreatives und nachhaltiges Bauen.

Megatrends. Zeichen der Zeit?

Weltweit lassen sich bedeutende Entwicklungen in Gesellschaft und Wirtschaft beobachten, die in die Zukunft extrapoliert werden können. Diese Megatrends zu erkennen, ist eine Sache. Die Megatrends zu analysieren und daraus eigene Handlungsweisen abzuleiten, erfordert eine tiefere Auseinandersetzung.

Wie entdeckt Beyond Bending Megatrends?

Beyond Bending beschäftigt sich intensiv mit den Zeichen der Zeit. Auf Basis der Karte des Zukunftsinstituts haben wir einen eigenen unternehmerischen Handlungsleitfaden entwickelt: Dieser Leitfaden führt uns durch drei große Trends, die unser Unternehmen prägen und Ihnen zeigen, wie wir mit unserer Aufspanntechnologie nachhaltige Holz-Gitterschalen revolutionieren:

Megatrends 1: Produkt der Zukunft

In einer sich stetig wandelnden Welt zeichnen sich die Produkte der Zukunft durch ihre Orientierung an der Natur aus. Sie nutzen evolutionäre Prinzipien, die über Millionen von Jahren perfektioniert wurden. Beispiele sind die Leichtigkeit von Knochen, die Schutzfunktion von Eierschalen und die Effizienz von Seifenblasen. Diese Vorbilder ermöglichen die Entwicklung von Produkten, die effizienter, optimierter, leichter und intelligenter sind. Durch smarte Designs, die biologische Prinzipien und moderne Technologien integrieren, können Produkte einfach, kosteneffizient und nachhaltig hergestellt und entsorgt werden.

Was bedeutet “Inspired by Nature”?

Der Megatrend “Produkt der Zukunft” fokussiert sich stark auf das Themenfeld der Bionik. Dieser bestärkt uns bei Beyond Bending, sich auf organisch gekrümmten Formen zu spezialisieren. Obwohl die Umsetzung im großen (Architektur-)Maßstab komplex ist und viele Technologien noch erforscht und entwickelt werden müssen, nutzen wir unsere Expertise in computergestützten Formfindungsmethoden, um innovative, nachhaltige und hochoptimierte Produkte zu entwickeln. Digitale Optimierungstools ermöglichen uns bereits heute, natürliche evolutionäre Prozesse blitzschnell nachzuahmen und dadurch enorme Entwicklungspotenziale zu erschließen.

Megatrend 2: Neo-Ökologisierung

Der Megatrend der Neo-Ökologisierung gewinnt vor allem im Bauwesen zunehmend an Bedeutung. Die Ökologisierung wird nicht nur von politischen Verantwortungsträgern diktiert, sondern auch von einer wachsenden Sensibilität für Umweltfragen und einem zunehmenden Verantwortungsbewusstsein in der Realwirtschaft mitgetragen. Dies zeigt sich in der Bewegung hin zu Zero Waste, Circular Economy und der Dematerialisierung von Produkten und Bauwerken durch die Nutzung besserer Materialien. Bei Beyond Bending wollen wir die Ökologisierung in drei konkrete Handlungsleitlinien proaktiv umsetzen:

1. Less is More
   Wir setzen auf eine ökologische Ausrichtung und streben einen effizienten Materialeinsatz an, indem wir das richtige Material an der richtigen Stelle verwenden. Durch Dematerialisierung und das Prinzip “Design to Deconstruct & Recycle” verfolgen wir Lösungen, die nicht nur nachhaltig sind, sondern auch eine einfache Wiederverwertung ermöglichen. Holz als natürlicher und lokal verfügbarer Baustoff spielt hierbei eine zentrale Rolle.
2. Bauen ohne Ballast
   Unser Motto lautet “Kinderleichte Lösungen”. Dabei profitieren wir von der Vielfalt biegsamer Materialien, die dünne Querschnitte bedingen und somit geringes Gewicht haben. Effizient genutzte Materialien ermöglichen überdies immense gestalterische Freiheiten. Wir bevorzugen Verfahren, die ohne Schweißen, Kleben, Beton oder Sondermüll auskommen. Statt herkömmlicher Baustellen setzen wir auf Montagestellen, um Fertigungsprozesse zu optimieren, Ressourcen zu schonen und die Umweltbelastung zu minimieren.
3. Keep it Simple
   Klarer Fokus liegt hierbei auf Low-Tech-Lösungen, die mit Hilfe von High-Tech-Maschinen realisiert werden. Das bedeutet, dass wir auf bewährte industrielle Standards wie CNC-Maschinen setzen, anstatt auf aufwändige manuelle Prozesse wie Sägen, Bohren und Schrauben.

Megatrend 3: Next Economy und Individualisierung

Dieser Trend setzt auf die Idee der Maker-Ökonomie, bei der Kunden zu Prosumern werden. Durch ihre direkte Einbindung als Co-Creator fördern wir aktiv ihre Teilnahme an der Produktentwicklung und ermöglichen es ihnen, ihre Ideen und Visionen gemeinsam mit uns umzusetzen.

Wie schafft Beyond Bending auf diesen Trend aufzuspringen?

Durch eine enge Verbindung zur Natur und die Integration organischer Formen schaffen wir einzigartige Produkte, die nicht nur funktional und ästhetisch wertvoll sind, sondern auch eine emotionale Bindung zu natürlichen Materialien und Ressourcen fördern. Durch individuelle Beiträge auf mikroökonomischer Ebene tragen unsere Auftraggeber zum sogenannten „Großen Ganzen“ bei. Sie repräsentieren ökologische Werte und schaffen ein hohes Maß an Identifikation.