Compliant Folding

Situiert im Kontext bio-inspirierter nachgiebiger Mechanismen für architektonische Anwendungen und adaptive Gebäudehüllen setzt sich diese Arbeit das Ziel, ein Rahmenkonzept für Design und Fertigung von bio-inspirierten nachgiebigen Faltmechanismen, die durch flexible Gelenkzonen ermöglicht werden, zu entwickeln. Dies beinhaltet einen methodischen Entwurfsansatz, bestehend aus der Abstraktion und Klassifizierung von biologischen Faltmechanismen, sowie einen sequenziellen Abstraktionsprozess der zugrundeliegenden Wirkprinzipien hinsichtlich deren kinetischen Verhaltens, Materialisierung und Aktuierung. Darüber hinaus wurde die geometrische Anpassungsfähigkeit der untersuchten Faltmechanismen evaluiert, insbesondere in Bezug auf die Anwendbarkeit auf verschiedene Tessellierungen für doppelt gekrümmte Flächen. Die gewonnenen Erkenntnisse bildeten die Grundlage für die Entwicklung einer Reihe von technischen Anwendungen auf Demonstrator-Ebene. Die funktionalen Fallstudien dienen nicht nur als Basis, um das etablierte Rahmenkonzept zu testen und zu evaluieren, sondern auch um verschiedene Fertigungs- und Materialisierungsstrategien, sowie aktiv gesteuerte Aktuierungsprinzipien zu definieren, zu testen und zu bewerten. Die ersten Kapitel bieten eine Kontextualisierung des Themas innerhalb des größeren Architekturdiskurses und geben einen Überblick über den Hintergrund, der die präsentierte Forschung beeinflusst hat, einschließlich bionischer Architektur, nachgiebiger Mechanismen und geeigneter Materialien. Dieser Teil der Arbeit schließt mit einer Darstellung aktueller Forschungsherausforderungen im Bereich kinetischer und adaptiver Gebäudehüllen und stellt eine Reihe von Projekten nach dem Stand der Technik vor.Kapitel drei enthält die Veröffentlichungen über die Entwicklung der vier Demonstratorprojekte Flectofold, Flexafold, Arch(k)inetic und den ITECH Forschungsdemonstrator 2018-19, sowie relevante Untersuchungen, welche die Grundlage für diese Arbeit zum Thema bio-inspirierte nachgiebige Faltmechanismen bildeten. Kapitel vier und fünf schließen die Arbeit mit einer Zusammenfassung und kritischen Reflexion der Ergebnisse sowie der Diskussion möglicher zukünftiger Entwicklungen im Bereich nachgiebiger Mechanismen für adaptive Gebäudehüllen ab.