Neue Formen, die besser funktionieren

S seit der Enthüllung von Frank Gehrys titanbeschichtetem Guggenheim-Museum Bilbao 1997 haben wir uns an atemberaubende architektonische Aussagen gewöhnt, sei es in der komplexen Geometrie von Herzog & de Meuron Nationalstadion Peking (auch als Vogelnest bekannt) oder in der prekären Auskragung von Zaha Hadids MAXXI Nationalmuseum in Rom. Wenn es den Anschein hat, dass ein immens kompliziertes System verwendet wird, um diese der Schwerkraft trotzenden Bögen, Rampen und Kurven zu entwickeln, liegt das daran, dass es so ist. Aber diese als parametrische Modellierung bekannte Technologie kann viel mehr als nur die fantastischen Kreationen von Gehry, Hadid und ihresgleichen erleichtern. Parametrisches Design wird zunehmend nicht nur verwendet, um Gebäude optisch ansprechender zu gestalten, sondern auch um nahezu jeden Aspekt ihrer Leistung, von der Akustik bis zur Energieeffizienz, präzise abzustimmen. Die Bewerbung ist nicht ganz so sexy, aber für die Architektur und unsere Lebens- und Arbeitsweise wird sie viel wertvoller.

Das Guggenheim-Museum in Bilbao, Spanien.

Parametrische Konstruktionssoftware ermittelt automatisch, wie sich die Änderung eines Parameters einer Struktur auf andere physikalische Aspekte auswirkt. Es ist komplexer als die Computer-Aided-Design-Software (CAD), die seit den 1980er Jahren als Industriestandard gilt. Diese Software funktioniert im Wesentlichen wie ein digitaler Bleistift; es erfordert eine Person, eine Maus zu bewegen, um die Linien auf einer Architekturzeichnung zu manipulieren. Die heutige parametrische Technologie ist mehr als nur ein Zeichenwerkzeug. Es kann nicht nur ein Gebäude und viele seiner Attribute in 3D modellieren, sondern ein Modell auch sofort überarbeiten. Möchte ein Architekt beispielsweise die Dachneigung ändern, folgen die Wände automatisch der überarbeiteten Dachlinie. Als Hao Ko, Design Director des Architekturbüros Gensler , erklärt, Der Designer legt die Regeln und Parameter fest, während der Computer die Iterationen durchführt. Dies gibt Designern mehr Flexibilität bei der Untersuchung von Designs, und wir können Änderungen schneller vornehmen. Es bedeutet auch, dass Architekten eher bereit sind, Änderungen vorzunehmen, die ein Projekt letztendlich verbessern können.

Diese Geschichte war Teil unserer September-Ausgabe 2013

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Mit der Verbesserung der Technologie konnten parametrische Modelle immer mehr Eingaben akzeptieren. Architekten können mit der Software untersuchen, woraus ein Gebäude bestehen könnte oder wie seine natürliche Beleuchtung maximiert werden könnte. Oder sie virtualisieren Fenstermaße und Deckenhöhen sowie die Beheizung und Kühlung eines Bauwerks. In jedem Projekt gibt es eine Million Möglichkeiten, sagt Architekt Matthew Pierce von Perkins + Will

Bewertete Dinge

• Ecotect Analysis und Revit von Autodesk

• Nashorn

  gemacht von McNeel

  
  
  

• Heuschrecke

• ein Plug-in für Rhino

Phil Bernstein, Architekt und Vizepräsident beim Softwarehersteller Autodesk , glaubt, dass die parametrische Technologie dazu beitragen wird, neue Gebäude umweltfreundlicher zu machen. (Dies ist von entscheidender Bedeutung, da Gebäude für 40 Prozent des weltweiten Energieverbrauchs und ein Drittel aller Kohlendioxidemissionen verantwortlich sind.) Der aktuelle Industriestandard für Energieeffizienz lautet KUMMER -Leitung in Energie-und Umweltdesign. Architekten, die grüne Merkmale wie dürretolerante Pflanzen und effiziente Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen verwenden, können eine LEED-Zertifizierung beantragen.

Die charakteristischen Kurven im Olympiastadion von Peking entstanden aus einer komplexen Geometrie, die eine Computermodellierung erforderte.

Kritiker dieses Ansatzes weisen jedoch darauf hin, dass die Ergebnisse schwer zu messen sind. Die parametrische Technologie kann genauere Metriken liefern. Wie viel Energie braucht ein Gebäude tatsächlich? Oder wie viel könnte es generieren? Wie viel Wasser wird es verbrauchen? Diese Dinge können während des Konstruktionsprozesses bestimmt und schnell optimiert werden – Sie können das Modell anpassen, bis Sie die gewünschten Ergebnisse erhalten.

So war es beim Design von Perkins + Will für die Bigelow Laboratory for Ocean Sciences , in East Boothbay, Maine. Die Firma verwendete Software namens Ecotect Analysis (jetzt im Besitz von Autodesk), um alles von der thermischen Leistung bis zur Tageslichteinstrahlung zu modellieren – die Praxis der Platzierung Fenster oder andere Öffnungen so, dass natürliches Licht kann den Innenraum zuverlässig ausleuchten. Während die Architekten am Computer tüftelten, berechnete und analysierte dieser Eigenschaften wie die Grundfläche des Gebäudes, sein Volumen und die benötigten Materialmengen. Sie konnten die thermische Leistung verschiedener Wand-, Dach- und Fensterbaugruppen simulieren – und die Leistung gegen die Kosten bewerten. Sie konnten untersuchen, wie sich verschiedene Glasarten verhalten würden – nicht nur im Allgemeinen, sondern an der Nordostwand am genauen Standort des Gebäudes unter Bedingungen, die durch langfristige Wetterdaten nahegelegt wurden.

Das MAXXI – Nationalmuseum der Künste des 21. Jahrhunderts in Rom, Italien.

Die Vorteile der parametrischen Technologie zeigen sich auch in Genslers bald fertiggestellter Shanghai-Turm , der mit 630 Metern der zweithöchste Turm der Welt und der höchste in China sein wird. Seine verdrehte, geschwungene Form war zwar eine ästhetische Wahl, aber durch das Einfügen dieser Geometrie in ein Modellierungswerkzeug, das als . bekannt ist Heuschrecke , konnten die Designer die Form optimieren, um die Windkraft auf die Fassade zu minimieren. Wie Ko erklärt: Wenn Sie einen solchen hohen Turm haben, studieren Sie die verschiedenen Rotationsgrade. Es wäre mühsam, wenn Sie es manuell tun müssten. Mit der Rotation als einem der Parameter können Sie die verschiedenen Iterationen durchlaufen, um zur endgültigen Situation zu gelangen.

Eigentümliche Unterteilungen

Im Moment bleiben die bekanntesten gebauten Ausdrücke des parametrischen Designs extreme Projekte wie die von Zaha Hadid Architects, einer Firma, die dafür bekannt ist, Ecken, rechte Winkel und bekannte Typologien zu vermeiden. Eine ähnliche Vermeidung von Ecken sehen wir bei den erstaunlichen 19.000 geformten glasfaserverstärkten Betonteilen und 3.500 maßgefertigten gebogenen Glasscheiben, die Frank Gehrys Entwurf für die Louis Vuitton Foundation for Creation , ein über 100 Millionen Dollar teures Museum, das nächstes Jahr in Paris eröffnet werden soll.

Natürliche Beleuchtung war eines der Elemente, die die Architekten im Bigelow Laboratory for Ocean Sciences zu maximieren versuchten.

Trotzdem behaupten viele Architekten (und ihre Bauherren) zunehmend, dass Gestik und Komplexität um ihrer selbst willen nicht ausreichen. Dementsprechend wird die Bauindustrie immer besser über die Verbesserung der Funktion eines Bauwerks informiert. Architekturabsolventen kommen zu Firmen, die über Erfahrung mit parametrischen Werkzeugen wie Revit, Grasshopper und Rhino verfügen; Sie haben vielleicht nie ohne die Hilfe von Computern entworfen, und parametrische Modellierung ist ihnen vertraut. Bei Bauherren, Ingenieuren und Architekten wird die Einführung fortschrittlicher digitaler Tools für das so genannte Gebäudeinformationsmodellierung stieg von 28 Prozent im Jahr 2007 auf 49 Prozent im Jahr 2009 und 71 Prozent im Jahr 2012.

Einige der dramatischsten Formen, die mit parametrischer Technologie entworfen wurden, stammen von Frank Gehry, dessen Louis Vuitton Foundation for Creation demnächst in Paris eröffnet wird.

Und während eine solche Technologie für formal komplexe Gebäude nützlich ist, sollten auch einfachere Formen davon profitieren. Die Architekten Nataly Gattegno und Jason Kelly Johnson von Future Cities Lab glauben, dass parametrisches Design unser Denken über Grundrisse von Häusern oder Rastermuster geplanter Gemeinden verändern kann. Müssen diese Häuser alle gleich sein? fragt Gattegno. Die parametrische Modellierung könnte alle möglichen Möglichkeiten eröffnen, was ein Haus sein könnte. Massenproduziertes Gehäuse könnte weniger ausgefallen, eigenwilliger, wirtschaftlicher und energieeffizienter werden.

Ebenso könnte die Technologie die Stadtplanung neu gestalten. Genauso wie es eine detaillierte Darstellung einer Wand erstellen kann, kann es eine ganze Nachbarschaft modellieren, um die optimale Größe und Form der verschiedenen Strukturen darin zu bestimmen, sagt Bernstein von Autodesk. Unbeholfen skalierte McMansions könnte überdacht werden um Grundstücke, Baustoffe und Energie effizienter zu nutzen.

Die parametrische Modellierung kann sogar menschliche Proportionen und Bewegungen berücksichtigen. Eine Firma namens AnyBody-Technologie führt beispielsweise physikalische Ganzkörpersimulationen für die Gestaltung von Cockpits oder Arbeitsräumen durch. Das Unternehmen hat begonnen, in Forschung und Entwicklung mit Architekten zusammenzuarbeiten, damit ein parametrisches Modell verwendet werden kann, um einen Körper zu simulieren, der durch einen gegebenen Raum geht. Schließlich könnten Architekten beispielsweise ein Pflegeheim so gestalten, dass es Laufwege oder Ergonomie optimiert.

Natürlich sind Modelle immer noch reine Simulationen. Und eine Sache, die diese Modellierung nicht automatisch berücksichtigen kann – jedenfalls noch – ist menschliches Verhalten. Bernstein erzählte mir, dass Autodesk beim Bau seines LEED-zertifizierten Hauptsitzes seine Konstrukteure mit parametrischer Software energiegeladen modelliert haben, nur um herauszufinden, dass das Gebäude 30 Prozent mehr Energie verbrauchte, als sie erwartet hatten. Wieso den? Nachdem das Licht um 18.30 Uhr automatisch ausgegangen war, schalteten Reinigungskräfte sie unter anderem wieder ein und nicht wieder aus.

Allison Arieff ist Content Strategist für SPUR, eine Denkfabrik für Stadtplanung und Politik in San Francisco, und Kolumnistin bei der New York Times.

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