Lichtdurchlässige Fassaden mit integrierten Funktionen hergestellt am 3D-Drucker

Ein Architekten-Team der Technischen Universität München (TUM) hat eine Technik zur additiven Fertigung von multifunktionalen Fassadenelementen entwickelt, mit der sich völlig neue Design-Konzepte realisieren lassen. Funktionen wie Lüftung, Dämmung oder Klimatisierung sind bereits in den Elementen integriert. Alle Funktionen sind skalierbar und lassen sich individuell an verschiedene Anforderungen anpassen. 

Projektinitiator Moritz Mungenast und sein Team von der Professur für Entwerfen und Gebäudehülle der TUM haben mit dieser neuen Methode ein 60 Zentimeter breites Musterbauteil aus Kunststoff am 3D-Drucker hergestellt. Zellen im Inneren sorgen für Stabilität und schaffen gleichzeitig luftgefüllte Hohlräume für eine optimale Dämmung.

“Tatsächlich ist das Fassadenelement nicht nur sehr stabil, sondern auch lichtdurchlässig und multifunktional“, erklärt Mungenast.

Während die Wölbungen der Konstruktion Schatten spenden, wird die Belüftung durch eingelagerte, dünne Röhren gesichert, welche die Luft zirkulieren lassen. Zudem sorgt die mikrostrukturierte Oberfläche für optimale Akustik. In Verbindung mit der 3D-Drucktechnologie schaffen diese individuell anpassbaren Funktionen komplett neue und freie Möglichkeiten zur Gestaltung.

„Der 3D-Druck gibt uns nie dagewesene Gestaltungsmöglichkeiten,” sagt Mungenast. “Wir können diese Freiheit nutzen, um Funktionen wie Lüftung, Verschattung und Klimatisierung zu integrieren. Das macht teure Sensoren, Steuerungsprogramme und Motoren, die man bisher benötigt, überflüssig.”   

Die Designstudie, die sein Team erstellt hat, zeigt, wie ein Gebäude mit der neuen Lowtech-Fassade aussehen könnte: Kunststoff umhüllt das Bauwerk wie ein luftiges, weiches Tuch. Die Wirkung wird verstärkt durch die gewellte Oberfläche, die dem Fassaden-Konzept seinen Namen gab: Fluid Morphology. Wie Wasserwellen, die entstehen, wenn mehrere Steine in einen windstillen See geworfen werden, überlagern sich die Strukturen: Die Fassade hat große Ausbuchtungen, tritt an einigen Stellen vor, an anderen zurück. Sie ist zudem nicht überall gleich dick – die Variationen erzeugen ein weiteres Wellenmuster.

„Design und Funktion hängen eng zusammen“, erklärt Mungenast. „Wir können beispielsweise die Wellen so anordnen, dass sie die Fassade im Sommer vor Hitze schützten und im Winter möglichst viel Licht durchlassen.”

Derzeit wird eine Langzeitmessung eines Fassadenelements der Größe 1,6 x 2,8 Meter am Hauptgebäude der TUM durchgeführt, die Daten zur Widerstandsfähigkeit gegen UV-Strahlung, Wind, Regen und Schnee sowie Dämmung und Lichtdurchlässigkeit mit Sensoren über ein Jahr lang sammelt. Auf Basis dieser Daten werden die Architekten das derzeitige Design verbessern und einen weiteren Prototypen aus Polycarbonat fertigen.

Zukünftige Einsatzmöglichkeiten sieht Mungenast zunächst bei Sonderbauten wie Museen, Bibliotheken, Einkaufzentren oder Versammlungsräumen:

„Spezielle Lösungen sind hier besonders gefragt, und es spielt keine Rolle, dass die Kunststofffassaden aus dem 3D-Drucker nicht gänzlich transparent sind wie Glasscheiben, sondern transluzent. Das durchscheinende Licht erzeugt eine ganz eigene, durchaus reizvolle Atmosphäre.“

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