Kooperationsprojekt

L1 – Leichtbauhocker

Für die Tailored Fibre Placement (TFP)-Technologie des IPF Dresden e.V. für
beanspruchungsgerechten Ultraleichtbau wurde ein Demonstrator zur
Darstellung und Ausreizung der Technologie entworfen. Bei dem Verfahren
wird Fasermaterial in Beanspruchungsrichtung mit einer Stickmaschine
auf ein Textil abgelegt. Anschließend wird diese Preform in einem Werkzeug
mit Matrixmaterial infiltriert.

Prozess

Die Gestaltungsgrundlage lieferte der Vorschlag von der Fakultät Gestaltung
einen Dreibeinhocker zu entwickeln. Neben seiner Eignung die Technologien
zu erklären, sollten an ihm auch Lösungsmöglichkeiten für noch existierende
Verfahrensprobleme bei der Berechnung komplex gekrümmter Flächen und
deren Abwicklung auf 2D-Stickmuster untersucht werden.

Zunächst wurde ein grober Designvorschlag mit einer geschlossenen, mehrfach
gekrümmten Oberfläche erarbeitet. Aus dieser Vorgabe erstellten Partner
am IPF ein dreidimensionales Netz und führten eine Topologieoptimierung zur
möglichen Materialersparnis in Bezug auf gleichbleibende Steifigkeit durch.
Für das Design wurde aus diesem Prozess bei fortschreitender Optimierung
ein Stadium mit hoher ästhetischer Qualität ausgewählt. Ausgehend von
Orientierungspunkten dieses Stadiums wurde anschließend mittels klassischer
Designarbeit über Skizzen, CAD und Modellbau ein fertiger Entwurf für ein
Dreibein mit den gewünschten topologischen Eigenschaften gestaltet.

Nach der Abwicklung des Entwurfs in die Fläche, wurde für die Endlosfaserablage
zur Herstellung der Preform mittels einer 2D-Vektorgrafik ein vollständiges
Stickmuster erstellt. Durch numerische Berechnungen wurden die Pfadverläufe
und Stichverteilungen für das spätere Sticken optimiert und die nötigen Dicken
der Rovings entlang der Vektoren berechnet.

Der Designprozess bewirkte für die Technologie das Erreichen einer neuen Stufe
der Dreidimensionalitität. Eine mehrfach gekrümmte Fläche wurde aus nur
einer Preform hergestellt. Die Entwicklungs- und Fertigungszeit für neue Bauteile
wurde dadurch extrem verkürzt. Da noch keine kulturelle Konditionierung für
einen Hocker dieser Materialität und äußerst sparsamen Form existiert, ist die
natürliche Reaktion des Publikums Unsicherheit, bezogen auf die Tragfähigkeit.
Genau dann wirkt das Objekt als emotionaler und technologischer Demonstrator.
Bei einer Masse von nur 650 g trägt der Hocker mehr als das 220-fache seines
eigenen Gewichts. Selbst Personen von 150 kg Körpergewicht können sich problem-
los setzen und empfinden dies aufgrund der fühlbaren Stabilität dann auch als sicher.

L1_vorn

L1_Seite

L1_Sitzfläche

L1_Detail_01

L1_Detail_02

Projektdaten

Modul:
Kooperationsprojekt, Mastersemesterstufe 2,
Sommersemester 2012

Studenten:
Frank Hahnewald, Joachim Stief, Benjamin Sporer

Hauptbetreuer:
Prof. Peter Laabs

weitere Betreuer:
Prof. Gerd Flohr
Prof. Holger Jahn
Prof. Elke Mathiebe
Prof. Bernd Neander
Prof. Dr. Jörg Petruschat

Modulverantwortlicher:
Prof. Dr. Jörg Petruschat

Kooperationspartner:
Institut für Polymerforschung Dresden e.V.

Fotos:
Joachim Stief und Frank Hahnewald

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