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Materialmorphologische ArchitekturManfred Berhold

Ziel der Lehrveranstaltung war die Entdeckung neuer Formprinzipien in der

Architektur. Die Morphologie soll die Strukturen der Architektur und ihre

Veränderungen untersuchen und sie in Beziehung zu den damit verbundenen

Bedeutungen und Bedeutungsveränderungen setzen. Durch die mecha-

nischen Eigenschaften eines Materials ergeben sich regelmässige oder un-

regelmässige Strukturen, von einer eher glatten bis hin zu einer bewegten

Topographie der Hüllflächen des Gebäudes. Jedes Material hat seine Seele.

Die Morphologie als die Lehre von der Gestalt, der Bildung und Umwandlung

aller Körper. Das morphologische Denken, in dem das ganze Gestaltspektrum

der Architektur erfasst wird und die Antagonismen nicht als konträre Gegen-

sätze, sondern als komplementäre Ergänzungen wie das Ein- und Ausatmen

erscheinen, soll zum Inhalt der architektonischen Bestrebungen werden.

Die Morphologie ist die Lehre von den Formen. Der ursprüngliche deutsche

Terminus war ‚Formenlehre‘, was genau dem griechischen Ursprung ent-

spricht. Mehr noch in seinem Wesen getroffen wird der Ausdruck mit

dem von Goethe geprägten ganzheitlichen Begriff der Morphologie. Mor-

phologie als Gegensatz zur Typologie, die heute allenthalben zum rich-

tungweisenden Ordnungsbegriff der Architektur sich durchzusetzen be-

ginnt. Der Unterschied zwischen Morphologie und Typologie liegt darin,

dass die Morphologie den gesamten Formen- und Gestaltungsprozess und

dessen Verwandlung von der Urform bis zum höchsten Formenreichtum

im Auge hat, während die Typologie nach Optimierung eines Maximalty-

pus sucht. Das eine meint die ständig neue Interpretation der Grundfor-

men, das andere die perfektionierte, in sich aber erstarrte Optimalform.

Coverfoto morPhose :: Julia Martin

morPhoseJulia Martin

Ein Möbel, das klapp- dreh- neig- und öffenbar ist sowie seine Farb- und

Lichtgestaltung individuell regeln kann, wird hier im Aussenraum einer

Stadt aufgestellt. Die Gestaltung als Sitz-, Spiel- und Liegemöbel bietet

dem urbanen Menschen verschiedene Möglichkeiten der Nutzung, vom

kurzen Rasten, Spielen, sich treffen bis hin zum spontanen Übernachten.

Bei der technischen Ausführung werden weitgehend moderne high-tech

Keramiken angewandt.

bewegliche Fassadenelemente

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Biokeramik

Biofunktionell

Biomorphe

Biogene

Biocere

Nutzung im medizinischen Berreich (Endoprothesen, Knochen, Zahnersatz)

[Bio] - organisch, [Keramik] - anorganisch

Imitiert organische Werkstoffe in ihrer Form. Biocarbontemplat- die Struktur von Holz wird bis in den Nanoberreich übernommen. Herstellung:Der Holzrohling (Rohholz, Funierplatten, Bambus etc.) wird in einem Hochtemperaturofen bis 1800 °C in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Die Biomoleküle des Holzes (Cellulose, Hemicellulose, Lignin) werden in Kohlenstoff umgewandelt. Dieser Vorgang wird Carbo-nisierung genannt. Der Kohlenstoffstruktur wird anschließend bei 1600 °C flüssiges oder gasförmiges Silizium eingegeben, welches sich nach vier Stunden mit dem Kohlenstoff zu Siliziumkarbid verbindet. Die daraus gewonnenen Bauteile besitzten die Struktur von Holz, sind aber hart, hochsteif und widerstehen hohen Temperaturen.

Vorteile: beliebige Geometrien,Durchschußsicherheit,härte, steifheit, Temperatur-resistent

Nachteile:Schrumpfung des Werkstücks um bis zu 60% (kann durch Infiltrationsprozess ausgeli-chen werden).

[Bio] lebendiges Material (Bakterien, Pilze, Hefe und Algen) werden in Keramische Bauteile integriert.Bakterien werden durch ein Sol- Gel Prozess in Keramik gebunden. Anwedung für Wasserfil-ter. Organisch - anorganische Kompositmaterialien.

Anorganische Biophasen Keramische Werkstoffe, biologischen oder anorganischen Ursprungs, nicht durch che-mische Synthese (Biocere) Hergestellte Werkstoffe. Beispiel Perlmutt: Natürliches Vorkommen (Austern, Perlmuscheln, Kreisel- und Kegelschnecken), Entwick-lung und Optimierung im evolutionären Prozess. Eigenschaften sollen synthetisch Herrg-estellt werden. Natürlicher Biogener Komposit- Werkstoff. Existenz seit 570 Millionen Jahren. Chemischer Aufbau: Polymer - Keramik - Verbindung. Entsteht in einem Biomineralisationsprozess. Perlmutt besteht zu ca. 95% aus anorganischem Calciumcarbonat (CaCO3) als Hauptbes-tandteil.Der Kalk tritt beim Perlmutt als Aragonit auf, einer kristallinen Modifikation des Calcium-carbonats.Struktur:Strukturell ist Perlmutt in einer Mikrolaminat Struktur (Schichtbauweise) aufgebaut. Die Schichten bestehen aus Aragonit, zwischen den Plättchen befindet sich eine organische Matrix aus Chitin und Proteinen welche für die mechanischen Eigenschaften des Perlmutts verantwortlich sind. Einsatzmöglichkeiten: Anti- Graffiti Beschichtung Festere Gipskartonplatten, leichtere Betonteile bei gleicher Festigkeit sind das Ziel der biomimetischen Materialforschung.

Vorteile: Korrosionsbeständig Biegefestigkeit Umweltverträglichkeit

Nachteile:nicht Säurebeständig bedingt Temperaturbeständig

Verfahren:

Grobkeramik

Feinkeramik

Strangpressen (Rohre) Formpressen

ModellierenAufbauarbeit einzelner SträngeDrehen rotationssyme-trischer Gefäße GießenEindrehen in Hohlformen Pressen, Stanzen oder FräsenSpritzguss, Foliengießen

Transparente Keramik [Korund Keramik]

(C)SIC Keramik SIC Keramik (elektrisch Leitend) medizinische Keramik

Biokeramik

Schaumkeramik

Silikonkeramik

Keramische Folien

Extrudierte Keramik

Keramik Papier Glaskeramik

Verbund Keramiken

aus Sinterkorund, Einsatz bei Casio Digitalkameras als Linse. Fester als Glaß - höhere Lichtdurchlässigkeit.

Kohlenstofffaserverstärktes Siliziumcarbid C/SIC

Zähne, Knochen etc, siehe auch Biokeramik

siehe Biokeramik

Direktschäumung,Abformung von Polymerschäumen Anwendung im Leichtbau und als Wärmedämmung (sandwichplatten)

Abdichtung von Widerstän-den in der Elektrotechnik

Für Druck, Elektrotechnik - Foliengießverfahren

Strangziehen für außen und innen - Trittsicher, Chemikalien und abtriebsfest

Perlmuttkeramik Gewebeverstärkte Keramik Filzverstärkte Keramik Kurzfaserverstärkte Keramik

Keramik allgemein:

Keramische Werkstoffe:

Werkstoffeigenschaften:

Dichte:Therm. Ausdehnung Biegefestigkeit E-ModulPorosität SIC Gehalt C-Gehalt

2,8 g/cm³ 4,7 10 120 MPa 300 GPa < 1 Vol-% 60 Vol-% < 2 Vol-%

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Ikosaeder Struktur (faltbar)

Hüllstrukturen der Acanthometra (Stachelstrahlinge)

Hüllstrukturen der Echinidea (Igelsterne)

Skelettstruktur der Gorgonida(Rindenkoralle)

Hüllstruktur derMycetozoa (Pilztiere)

Skelettstruktur der Stephoidea(Ringel- Strahlinge)

Hüllstruktur derSpumellaria(Schaumstrahlinge)

Skizzen zu Hüllkonstruktionen

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bewegliche Lichtfassadenelemente

materialmorphologische architektur e253/4:hochbau und entwerfen:tuwien betreuer manfred berthold

MorPhose ::: julia martin bewegliche Elemente

änderung der farbe

aufklappen der wirbelstruktur

höhenjustierbarkeit

rotation des fußgelenks

beweglichkeit der unteren rippen

absenkung des gesamtkörpers

aufgerichteter zustand

abgesenkter zustand

menschlicher maßstab

sicht auf den schlafplatz

lage im öffentlichen raum

ansicht seite 1 ansicht vorne ansicht seite 2 ansicht hinten

ansichten, schnittfolge

obere tragstruktur ausgeklappt, untere geschloßenposition_a

untere tragstruktur in “sitzposition”position_b

untere tragstruktur komplett umgeklapptposition_c

position_a

position_b

geschloßen

position_c

position_a

(c) 2006 TU Wien E253/4 Hochbau und Entwerfen