impressionen

'der mensch ist ein augentier.' [walter stöhrer]

licht, farbe, struktur - die wirkung von 'sensory360' auf den betrachter spielt eine zentrale rolle bei der entwicklung des projektes. das entstehende objekt kann darum nicht nur funktionalen ansprüchen genügen oder zur forschung dienen. es ist vielmehr auch als atmosphärisches gebilde zu verstehen. ähnlich dem chamäleon, welches für das konzept pate stand, soll es durch die veränderung seiner äusseren erscheinung mit den betrachtenden personen 'kommunizieren'. dabei können bestimmte emotionen oder eine ganz eigene stimmung erzeugt werden. die folgenden aufnahmen geben einen ästhetischen eindruck und lassen vermutungen über die spätere wahrnehmung und anmutung zu.

foto: leokimbus

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semesterpräsentation

ein meilenstein für das projekt 'sensory360' und unsere partnerprojekte ist erreicht - die abschliessende semesterpräsentation. bei einer kleinen ausstellung an der fakultät architektur wurden alle 'sensorischen objekte' vorgestellt und durch die lehrenden betreuer beurteilt. dabei wurden sämtliche projekte für die ideenentwicklung und erste konkrete umsetzungsansätze gelobt.

foto: leokimbus

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für die präsentation wurden vier module angefertigt, welche über eine steckverbindung miteinander verbunden sind. bei jedem modul kam eine unterschiedliche farbwahl und anordnung der extender-komponenten zur anwendung, um einen ausblick über die vielfältigen gestaltungsmöglichkeiten zu geben. insgesamt wurden 176 becher in form von standard-, negativ- und offenen extendern in den 4 präsentationsmodellen verbaut. wenn mechanische kraft auf die druckscheibe eines moduls wirkt, werden die komponenten expandiert und es kommt zu einer verdichtung. gibt es keine krafteinwirkung mehr stellen federstäbe den ausgangszustand wieder her. die federstäbe wurden weiter verbessert und schaffen nun die voraussetzung für horizontale als auch senkrechte nutzung der module, ohne die gefahr des verkantens von hülse und stab. über verdichtung und öffnung der extender-komponenten lässt sich transparenz, lichteinfall und die wahrnehmbare farbintensität der module steuern. zwei der module wurden zusätzlich zu unterdruck-modulen umgebaut. mit einem kompressor konnte dann die luft aus der gfk-box entzogen werden. durch den so entstehenden höheren aussendruck expandierten ebenfalls die extender und verdichteten das modul. dies simulierte einen mechanismus, welchen  später dehnstoffelemente realisieren sollen. an dieser stelle gilt es aber noch weiter zu untersuchen und lösungen, beispielweise für den konstruktiven einsatz innerhalb des moduls, zu finden.

als anwendungsbereiche für ein funktionierendes modulsystem kommen viele möglichkeiten in frage, z.b. als fassaden-, decken- oder designelement, welches zur lichtführung, selbstständigen verschattung oder als pures kunstobjekt genutzt wird.

foto: leokimbus

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visualisierung: leokimbus

quergedacht ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'ideenskizzen']

dehnstoffarbeitselement

wie bereits mehrmals erwähnt soll das entstehende 'sensorische objekt' selbstständig auf seine umwelt reagieren können. dafür wurden bisher verschiedene parameter, wie winddruck, feuchtigkeit, unterdruck und temperatur, zum auslösen einer solchen reaktion herangezogen und betrachtet. für die sensorik des objektes erschien ein modul, welches auf wärmeeinwirkung anspricht, am sinnvollsten. über eine temperaturänderung soll druckkraft erzeugt werden, die dann zur expansion der extender führt. dehnstoffelemente, wie sie in der kfz- und heizungstechnik eingesetzt werden, erfüllen diese anforderung. sie sind zudem sehr langlebig und weitgehend wartungsfrei. in einem kleinen gehäuse befindet sich ein kolben sowie dehnstoff [öl, wachs etc.]. bei temperaturanstieg beginnt sich dieser stoff auszudehnen und drückt den kolben aus dem gehäuse. diese bewegung kann genutzt werden, um die druckscheibe der module gegen die extender zu pressen. sinkt die temperatur wieder, zieht sich der dehnstoff zusammen und federstäbe können platte und kolben in den ausgangszustand zurückschieben. entscheidend ist, dass dieser vorgang völlig eigenständig abläuft und ohne elektrische steuersysteme auskommt.

die firma behr thermot-tronik aus kornwestheim stellt die benötigten dehnstoffarbeitselemente her und hat ihre unterstützung zum projekt 'sensory360' zugesichert. ein musterexemplar wurde bereits für ein paar vorläufige tests zur verfügung gestellt. nach genaueren untersuchungen werden sich dann greifbarere aussagen über den einsatz treffen lassen.

dehnstoffarbeitselemente | foto: behr thermot-tronik gmbh | alle rechte vorbehalten

fertigung modulboxen

für die abschliessende präsentation der projektidee an der fakultät architektur, ist nun alles in vorbereitung für den bau eines ersten präsentationsmodells und dem erstellen der zugehörigen illustrationen. mit den gesammelten erkenntnissen der letzten wochen, im umgang mit gfk, den mechanisch notwendigen abläufen sowie den technischen umsetzungsmöglichkeiten, wurden nun schon einige der bauteile für das vorführungsmodell hergestellt.

neben den druckscheiben stehen jetzt auch vier modulboxen bereit für die weitere verarbeitung. sie gleichen den ersten versuchsboxen, weisen aber jetzt eine höhere qualität auf. schlieren, lufteinschlüsse und harzverläufe wurden minimiert. um die transparenz zu verbessern besteht die grundfläche der neuen modulboxen nur noch aus sechs lagen. die seitenwände bleiben aus gründen der stabilität jedoch achtlagig. das zuletzt ebenfalls verwendete feinere glasfasergewebe hat sich dafür bewährt, da es sich einfacher in den formen verarbeiten lässt und das harz besser aufnimmt. dadurch läuft weniger des polymers an den senkrechten seitenwänden herunter. schlieren können vermieden werden in dem man als erste und letzte lage eine bodenfläche laminiert. besonders die grundfläche muss sauber verarbeitet sein, denn durch sie sollen später die extender sichtbar sein, während die seitenflächen mehr der statischen aussteifung dienen.

eine schwierigkeit stellten die hohen aussentemperaturen dar, durch diese war die reaktionsgeschwindigkeit des harzes stark erhöht und es war eine wesentlich kürzere verarbeitungszeit erforderlich. wie schon einmal erwähnt, ist für das ausformen der kanten diesmal ein plastilin verwendet worden. diese knetmasse liess sich sowohl von den modulboxen als auch von den holzformen rückstandsfrei entfernen. an zwei der boxen wird nun noch ein weiteres verfahren zur transparenzsteigerung der grundfläche getestet. dafür werden diese auf der rauen innenseite sehr fein angeschliffen und danach nochmals überlaminiert. so entsteht eine weitere dünne harzschicht, welche die lichtbrechung verändert. nachteilig ist unter umständen, dass durch die höhere transparenz auch im material eingeschlossenen luftblasen deutlicher sichtbar werden.

foto: leokimbus

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fertigung druckscheiben

für die übertragung der mechanischen druckkräfte auf die extender in der modulbox, wird eine beweglich gelagerte druckscheibe benötigt. diese scheibe soll nach möglichkeit sehr transparent sein, um bei hinterleuchtung viel licht ins modul dringen zu lassen. zudem muss die platte genügend steifigkeit aufweisen, damit sie nicht zu stark durchhängt und die extender so schon ohne krafteinwirkung belastet. gleichzeitig sollte sie aber auch flexibel genug sein, um ungleichmässige ausdehnungszustände verschiedener extender eines moduls zu erlauben. hierfür bietet sich wieder gfk an, da sich über das glasfasergewebe diese eigenschaften steuern lassen. plexiglas käme auch in frage, da es transparenter als gfk ist. allerdings gewährt es weniger flexibilität und neigt gerade an den punkten der befestigungsbohrungen zum reissen oder unter grösserer belastung gar zum brechen. mit einer gfk-scheibe hat das modul überdies eine einheitliche materialoptik.

die fertigung der gfk-druckscheiben unterscheidet sich indes etwas von der der gfk-modulboxen. es wird hierfür keine form benötigt sondern eine glatte fläche z.b. eine glasplatte. auch diese muss versiegelt und getrennt werden, damit sich die platten nach dem aushärten wieder ablösen lassen.

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das glasfasergewebe wird ebenfalls auf die benötigte grösse zugeschnitten. zu beachten ist hier jedoch dass die winkel der gewebeausrichtung zwischen den lagen variiert, damit die fasern später die kräfte in alle richtungen gleich aufnehmen können. so sollte beispielsweise die ausrichtung zwischen 0|90° und -45|45° wechseln, dabei müssen die beiden äusseren gewebelagen die gleichen winkel aufweisen.
nach dem anmischen des harzes wird auch nicht jeder zuschnitt einzeln laminiert. alle zuschnitte werden in der richtigen reihenfolge übereinandergelegt und zusammen laminiert, um faserverzug zu vermeiden.

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wenn alle schichten gleichmässig mit harz durchtränkt und normal entlüftet wurden, wird eine folie mit trennwirkung darüber gelegt. mit hilfe eines rakels können nun überschüssiges harz und lufteinschlüsse von dem glasfaserverbund abgezogen werden, bis die folie direkt anliegt. durch dieses verfahren werden selbst kleinste luftbläschen aus der platte entfernt und es entsteht eine sehr dünne und transparente scheibe, welche auf die anforderungen abgestimmt ist.
bei den ersten versuchen wurden dazu unterschiedliche glasfasergewebe und lagenanzahlen getestet. diese unterscheiden sich geringfügig im grad der transparenz und wahrnehmbaren struktur der fertigen druckscheiben.

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black boxes

derzeit steht das beschaffen von material und herstellen der benötigten bauteile im fokus der bemühungen. erfreulicherweise unterstützt nun messebau arnold aus geringswalde ebenfalls 'sensory360'. für den formbau wurden schwarz beschichtete sperrholzplatten für vier weitere modulbox-formen zur verfügung gestellt. die vorherigen formen können leider nicht nochmals verwendet werden, da das acryl beim entformen, teilweise die beschichtung des holzes beschädigt hat. aus diesem grund wird in die kanten der neuen formen, knetmasse [plastilin] eingezogen. diese lässt sich unkomplizierter ablösen und die formen können dadurch wiederverwendet werden.

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modul-prototyp

nachdem nun einige der wichtigsten probleme gelöst wurden, war es möglich einen ersten modul-prototypen zu bauen. dieser ist zwar bisher nur in der lage auf mechanischen druck zu reagieren, ermöglicht aber das testen der technischen abläufe und umsetzbarkeit.

um die vordere druckscheibe des moduls zu befestigen und gleichzeitig beweglich zu lagern, wird eine art federstab, ähnlich einem stossdämpfer benötigt. dieser besteht aus einer hülse mit einem eingeschobenen stab und einer darüber gespannten druckfeder. die hülse ist an der modulbox und der stab an der druckscheibe befestigt und soll bei druckeinwirkung in die hülse gleiten. die metallfeder dient dazu die platte wieder in ihren ursprungszustand zurück schieben zu können. leider gibt es in der praktischen ausführung schwierigkeiten. schon durch kleinere abweichungen in der lage des stabes zur hülse, beginnen diese sich zu verkanten und eine bewegung der druckscheibe ist nicht mehr möglich. wenn das modul senkrecht steht, ist das auf die federstäbe wirkende moment ein zusätzliches erschwernis, welches das verkanten noch verstärkt. ein lösungsansatz ist das vergrössern des hülseninnendurchmessers dadurch könnten kleinere ungenauigkeiten ausgeglichen werden. das problem des moments lässt sich auf diese weise allerdings nicht lösen. dafür wäre eine aufwändigere mechanik bzw. unterkonstruktion nötig, die sich unter umständen auch im erscheinungsbild der module stärker niederschlagen würde. um dies zu vermeiden, ist es sinnvoller die module waagerecht, beispielsweise als deckenelement, zu lagern. dadurch würde ein moment verhindert und es wirken nur lineare kräfte auf die federstäbe.

die wirkung der extender-komponenten im zusammenspiel mit dem gfk ergab weitere erkenntnisse. farbe und kontur erhalten durch das gfk einen opaken verwischeffekt. diese filterwirkung kann durchaus vorteile für eine weiche farbmischung haben und ermöglicht gleichzeitig kleinere ungenauigkeiten sowie mechanische elemente zu verbergen. dadurch kann das modul in der wahrnehmung einen ganz puren eindruck erzeugen. der grad an transparenz, struktur und haptik des gfk wird dafür aber noch weiter untersucht.

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quergedacht ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'ideenskizzen']

top cups pp

das unternehmen akzenta aus chiasso in der italienischen schweiz, hat sich bereit erklärt das projekt 'sensory360' zu unterstützen. dazu wurde eine musterprobe mit einigen polypropylenbechern, in verschiedensten farben zur verfügung gestellt. lediglich schwarze und weisse pp-becher in der benötigten grösse von 0,18l wären zur ergänzung noch wünschenswert. sobald die neuen becher zu extendern verarbeitet wurden, sind sie bereit in die ersten prototyp-module eingesetzt zu werden und bieten dabei mannigfaltige farbkombinationsmöglichkeiten.

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glasfaserverstärkter kunststoff

wie im post 'voraussetzungen für modulbau' bereits erwähnt, sollen für den bau der modulbox die eigenschaften des glasfaserverstärkten kunststoffes [gfk] untersucht werden. für die herstellung der gewünschten gfk-teile waren einige arbeitsschritte nötig. 

schritt 1 formbau | für die modulbox wird ein kastenförmiges gfk-bauteil benötigt. darin werden die extender untergebracht und es dient gleichzeitig zur aussteifung. darum mussten zunächst sperrholzformen gebaut werden, in die später glasfasern eingelegt und laminiert werden können. zu beachten war dabei, beschichtetes holz mit einer möglichst glatten oberfläche zu verwenden. um beim laminieren besser lufteinschlüsse zu erkennen, eignet sich eine schwarze bzw. dunkle farbe der beschichtung am besten. es ist zudem erforderlich die innenkanten mit acryl zu verfugen und so abgerundete kanten zu erzeugen, diese lassen sich wesentlich leichter laminieren.

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schritt 2 'trennen' | bevor laminiert werden kann, müssen die sperrholzformen mit versiegler und trennmittel behandelt werden. dies ist notwendig zum schliessen der poren und um eine dauerhafte verbindung zwischen gfk und der holzform zu unterbinden. die beiden lösemittelhaltigen flüssigkeiten werden jeweils dreimal aufgebracht und einpoliert.

schritt 3 faserzuschnitt | als nächstes wird das glasfasergewebe zugeschnitten. je nach art und beschaffenheit werden unterschiedlich viele lagen gebraucht, um eine bestimmte materialstärke des bauteils, in dem fall ca. 2mm, zu erreichen. bei der ersten testvariante [weisse form] wurde ein feineres gewebe verwendet, dafür wurden acht lagen benötigt. bei der zweiten testvariante [dunkle form] wurde eine lage feines und zwei lagen gröberes gewebe verwendet. beim zuschnitt des glasfasergeflechts sollte eine toleranz mit bedacht werden. das material lässt sich nicht 100% genau zuschneiden und franzt leicht aus bzw. verzieht sich.

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schritt 4 anmischen | das kunststoff-polymer wird erst kurz vor der verarbeitung, aus zwei monomeren [harz und härter] im verhältnis 10:3 angemischt. bei dieser sogenannten polyaddition handelt es sich um eine exotherme reaktion, d.h. es wird dabei chemische energie in form von wärme frei. daher sollten immer nur kleinere mengen angemischt werden, sonst kann es zu einer starken erhitzung und dadurch auch zu vorzeitigem aushärten des kunststoffgemisches kommen. der härter hat eine starke farbigkeit, die sich später auch im gfk-bauteil niederschlägt.

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schritt 5 laminieren | nachdem eine schicht des polymers in die formen aufgetragen wurde, werden immer kreuzweise die glasfaserzuschnitte eingelegt. nach jeder lage wird mit einer lammfellrolle neues harzgemisch darauf laminiert. mit hilfe einer entlüftungsrolle sollte eingeschlossene luft zum entweichen gebracht werden. die unterschiedlichen gewebearten saugen dabei auch unterschiedlich viel harz auf und müssen je nach beschaffenheit sorgfältig entlüftet werden. daher ist der zeitaufwand für die herstellung der unterschiedlichen gfk-teile, trotz unterschiedlich vieler lagen, in etwa gleich gross. das glasfasergewebe erhält erst durch auftragen des polymers seine transparenz, zuvor erscheint es in einem weiss-silbernen glanz und ist undurchsichtig. möglich ist dies durch die veränderte lichtbrechung.

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schritt 6 entformen | nach dem aushärten des gfk, dessen dauer stark von der temperatur abhängig ist, wird die verschraubung der formen gelöst und die sperrholzplatten entfernt. nun können die acrylreste von den kanten abgezogen und die ränder besäumt werden.

foto: leokimbus

am ergebnis gilt es bei den weiteren versuchen zu feilen, so gibt es noch einige eingeschlossene luftblasen, schlieren durch ausgefranzte fasern und bereiche in denen das harz verlaufen ist. die transparenz der bauteile ist so zu gering, dadurch würden die extender in der tiefe unter umständen zu stark verschwimmen bzw. zu schlecht sichtbar sein. dabei ist der kasten mit den acht dünneren lagen im allgemeinen sauberer verarbeitet. die farbe des härters schlägt sich weniger stark nieder, zudem weist er weniger gewicht auf und ist etwas transparenter. um die lichtbrechung weiter positiv zu beeinflussen, können nun weniger gewebelagen verwendet, lufteinschlüsse minimiert und versucht werden noch glattere flächen z.b. durch schleifen und polieren zu erzeugen. auch die raue innenseite der bauteile bietet noch potenzial die transparenz zu verbessern.

foto: leokimbus

begriffe ...

grafik: leokimbus [mehr dazu unter 'grundlagen']