Agile Dachstruktur: Cyber Physical Macro Materials

Das Projekt „Cyber Physical Macro Materials“ der Universität Stuttgart stellt eine dynamische Dachstruktur dar, die der Nutzer mittels Drohnen anordnen kann. Die einzelnen Elemente basieren auf Carbon-Fasern (Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) mit integrierter Elektronik für Kommunikation und Sensorik. Dadurch erreicht das System ein Flächengewicht von 3,49 kg/qm. Die Moduleinheiten verfügen über ein Volumen von 0,06 cbm und eine Fläche von 0,20 qm.

Beim Bauprozess nimmt ein unbemanntes Fluggerät (UAV) jeweils eines der leichten Bauteile auf und fügt sie durch Magnete aneinander. In jedem Element befindet sich ein sechs-poliger Steckverbinder um Daten und Energie zwischen den Moduleinheiten zu übertragen. Damit das System funktioniert, interagieren die Bauteile, der Flugroboter sowie der Nutzer über die Hard- und Software. Die einzelnen Softwareebenen reichen vom einfachen Kommunikationsprotokoll bis hin zu High-Level-Algorithmen und wurden individuell entwickelt, um die Kommunikation und Skalierbarkeit des Systems zu ermöglichen. Die Datenerfassung und die räumliche Anordnung der Dachstruktur liefern viele Rohdaten, um das Zusammenwirken von Nutzern, Umgebung und dem architektonischen System zu untersuchen. Den Angaben der Forscher zufolge, beginne das System im Anschluss daran, ein eigenes Verhalten zu entwickeln und dieses gleichzeitig auf Grundlage neuer Daten zu verfeinern.

An der Universität Stuttgart zielen die Entwickler auf eine dynamische Dachstruktur ab, die sich autonom im öffentlichen Raum bewegt, auf den Nutzer reagiert, sich aktiv (re-)konfiguriert, oder sich zeitweise auf nahegelegene Dächer zurück zieht. In erster Linie zeige das Projekt als Prototyp die Potenziale einer autonomen Architektur auf. Die Forscher sehen das System beispielsweise als (Sonnen-)Dach für große Freiflächen, die vielfältig genutzt werden, weshalb sie sich an verschiedene Anforderungen anpassen müssen. Cyber Physical Macro Material eigne sich besonders für beengte Räume, weil der Bauprozess nicht auf traditionelle Infrastruktur zurück greife.

Für die Tests produzierte die Universität 20 Moduleinheiten sowie zwei Drohnen:

 

Cyber Physical Macro Material ist ein Forschungsergebnis des Integrative Technologies and Architectural Design Research (ITECH) Masterprogramms der Universität Stuttgart.