FWF-Projekt: ERWEITERTE PARAMETRIK – Simulation und Expertenwissen im parametrischen Entwerfen

Das Thema dieses Forschungsprojekts ist die Integration von Expertenwissen und digitalen Simulationsmethoden in ein parametrisches Entwurfssystem für digital fabrizierte Holz-Architektur. Die praktischen Anwendungen sind sehr spezifisch, die dem System zugrunde liegenden Themen hingegen von sehr grundlegender Natur und haben weiter reichende Bedeutung. Das Projekt bearbeitet die hauptsächlichen Mängel heutiger parametrischer Entwurfsprogramme, welche man zusammenfassen kann als das generelle Fehlen erfolgreicher Entscheidungshilfesysteme. Diese Mängel sind besonders relevant im Hinblick auf die Umsetzung der Direktive 2010/31/EU, welche eingeführt wurde, um die Energieeffizienzbestimmungen für Gebäude zu verstärken. Werkzeuge, die Architekten erlauben würden, mit diesen neuen, komplexeren Bestimmungen im Rahmen eines normalen Entwurfsprozesses kreativer umzugehen, sind derzeit nicht vorhanden. Die derzeit aktuellen Building Information Modeling Systeme (BIM oder Gebäudeinformationssysteme), verwenden lediglich vereinfachte physikalische Simulationsmodelle, und es fehlen ihnen auch grundlegende Voraussetzungen für die Entscheidungsunterstützung. Ein wesentliches ungelöstes Problem ist, dass die Simulationssysteme bisher nur in uni-direktionaler Weise eingebunden sind. Wir schlagen vor, ein offenes, modular aufgebautes parametrisches Modelliersystem zu entwickeln, welches in Echtzeit Feedback geben und Verbesserungsvorschläge machen kann, auf der Basis von verschiedensten Entwurfskriterien, welche die Energieeffizienz eines Gebäudes definieren. Zu diesem Zweck werden wir auch verschiedene Ansätze erproben, wie zuverlässigere Simulationsmethoden auf bidirektionale Weise in das parametrische System integriert werden können. Um diese Fragen vertieft behandeln zu können, konzentrieren wir uns auf ein einziges Material, nämlich Kreuzlagenholz (KLH). KLH ist ein Material mit vielen positiven Eigenschaften in Bezug auf Energieeffizienz und Nachhaltigkeit, und es verfügt, wie wir im Rahmen eines anderen FWF Projektes (FWF grant L695), das an unserem Institut durchgeführt wurde, feststellen konnten, über hervorragende Voraussetzungen für Maßanfertigungen durch digitale Fabrikation. Das Projekt wird eine sogenannte „Erweiterte Parametrik“ entwickeln: eine neue Art von Parametrik-Programm, welches leistungsabhängige Modellierung basierend auf detaillierten physikalischen Simulationsmodellen unterstützt. Indem wir uns auf ein einziges Material konzentrieren, können wir auch detaillierte Konstruktionsthemen wie Verbindungstypen in die Simulation einbeziehen. Daneben werden aber auch Ansätze wie genetische Algorithmen als Optimierungsverfahren genutzt. Die Ambition des Projektes ist es, die konzeptionellen und methodologischen Grundlagen für solche erweiterte Parametriksysteme zu entwickeln und sie mit praktischen Anwendungen für das gewählte Material KLH als Proof-of-concept zu testen.