„Tsginote-Teehaus“: Traditionelle japanische Tischlerei neu erfinden

Im April 2023 enthüllten die Architekten Kei Atsumi und Nicholas Préaud ihr „Tsuginote-Teehaus“ am Kanazawa-Schrein inJapan . So kleinPavillonkristallisiert drei Jahre Forschung zur 3D-Drucktechnologie und ihrer Anwendung in der allgemein genutzten Architektur, insbesondere im traditionellen Japan, herausHolz Tischlerei. Die Ausstellung beleuchtete den finalen Konstruktions- und Montageprozess, wobei mehr als 900 Exemplare einzigartig waren3D-gedruckt und doppelt gebogene Teile konnten dank eines innovativen, patentierten Verbindungssystems einfach und mit hoher Präzision zusammengebaut werden. Über die Optimierung einer traditionellen Technik hinaus haben Atsumi undPréaudsuchte auch nach neuen nachhaltigen Nutzungsmöglichkeiten für ausrangierte Holzmaterialien durch holzbasierte PLA-Filamente, die in allen Bauelementen zu finden sind.

Alle Bilder © Eiichi Yoshioka

„Die erste Phase der auf Architektur und konstruktive Systeme angewandten Forschung wurde weitgehend von den traditionellen japanischen Tsugite- und Shiguchi-Montagesystemen für Rahmenstrukturen inspiriert und vorangetrieben.“Kei Atsumi und Nicholas Préaud (mehr hier) teilen mit designboom. „Diese Phase der Forschung und geometrischen Komposition wurde durch Teilprototypen unterstützt, bevor ein Prototyp einer vollständigen Struktur im Maßstab 1:1 erstellt wurde, was durch Investitionen in 3D-Drucker ermöglicht wurde.“ „Die Möglichkeit, digitale Modelle in physische Objekte zu übersetzen, deren mechanisches Verhalten direkt ausgewertet werden konnte, war von Anfang an ein echter Vorteil und eine erhebliche Zeitersparnis.“

Pavillon „Tsuginote Tea House“.

Was die Konstruktion angeht, kann jedes der 3D-gedruckten Teile von jedem ohne Vorkenntnisse im Bauwesen und ohne Werkzeuge oder Ergänzungen zusammengebaut werden. Tatsächlich wird der selbstgebaute Prototyp des „Tsuginote Tea House“ in Originalgröße ohne Kleber oder Metallbeschläge vorgeführt. Darüber hinaus verlässt sich diese Studie nicht auf digitale Fertigungsmaschinen, um den architektonischen Maßstäben gerecht zu werden, sondern greift auf die Fused Filament Fabrication (FFF) mit Desktop-3D-Druckern zurück, der am weitesten verbreiteten und kostengünstigsten Drucktechnologie.

Durch die Einbeziehung der Perspektiven der Holztischlerei und kompakter 3D-Drucker fördert diese Studie einen drastischen Wandel in der 3D-gedruckten Architekturproduktion von einem massiven strukturorientierten System zu einem modulorientierten System. Mit anderen Worten: Dieser Prozess veranschaulicht, wie handwerkliches Wissen in die Architekturproduktion im 3D-Druck integriert wird, indem Verbindungsgeometrie, parametrische Modellierung, Herstellungs- und Montageprozesse neu konfiguriert werden.

Ausstellung der Struktur im Kanazawa-Schrein in Japan

Kei Atsumi und Nicholas Préaud erklären, wie neue Technologien in der Architektur innovative Designs und Herstellungsmethoden ermöglichen, die früher nur wenigen Auserwählten vorbehalten waren. Und die digitale Fertigung ist ein spannender Forschungsbereich, der neue Formen der Freiformmodellierung und Verbindungstechniken ermöglicht. Letztendlich führte diese Entwicklung in der Fertigung zu neuen Konstruktionsmethoden, die unsere derzeitigen Methoden zur Bewältigung struktureller Probleme in Frage stellen.

Zu diesen neuen Methoden zählen die subtraktive und die additive Fertigung. Subtraktive Methoden können zwar großformatige Freiform- und lösbare Strukturen erzeugen, sie werden jedoch mit zunehmender Komplexität der Komponenten immer kostspieliger und verschwenderischer. Mittlerweile hat die additive Fertigung, vorangetrieben durch massive industrielle 3D-Drucker, großes Potenzial zur Reduzierung von Kosten und Bauzeit gezeigt. Es bestehen jedoch weiterhin Bedenken hinsichtlich der Druckgenauigkeit und der strukturellen Variabilität, und diese teure Ausrüstung ist für ein offenes Konstruktionssystem nicht rentabel.

Um diese Herausforderungen zu meistern, greift das Architektenduo auf Desktop-3D-Drucker zurück, um Volumen im architektonischen Maßstab zu konstruieren. Während die Grenze des druckbaren Bauvolumens eine Herausforderung für die Prototypenerstellung in Originalgröße darstellt, kann die Verwendung modularisierter Architekturkomponenten und japanischer Holzverbindungen eine Lösung bieten. Diese von Kunsthandwerkern für traditionelle Holzarchitekturen entworfenen Verbindungen bieten eine einfache und lösbare Montagemethode, ohne dass Klebstoff oder Metallbeschläge erforderlich sind. Dabei werden die Gelenke mithilfe von Robotertechnik hergestellt, sodass sich komplexere Strukturen entfalten können, die bisher von Hand nicht möglich waren.

Verwendung einzigartiger 3D-gedruckter und doppelt gebogener Teile zum Zusammenbau der Struktur

Ein Beispiel ist das leichte Holzplattensystem, das mithilfe der Roboterfertigung komplexe Verbindungen und Holzplattenstrukturen herstellt. Gleichzeitig verfügt der FFF-Desktop-3D-Drucker über das Potenzial, Bauteile mit komplexen Geometrien, einschließlich Holzverbindungen, mit bemerkenswerter Präzision herzustellen. Obwohl der FFF-3D-Drucker die erschwinglichste und am weitesten verbreitete digitale Fertigungsausrüstung ist, muss er in der Architekturproduktion noch vollständig erforscht werden. Während diese Studien und Artefakte Komponenten umfassen, die mit FFF-3D-Druckern hergestellt wurden, müssen sie noch aus der Perspektive der Montage mithilfe von Holzverbindungen untersucht werden. Durch die Kombination der Präzision des FFF-3D-Drucks mit der Eleganz und Haltbarkeit traditioneller Holzverbindungstechniken zielt diese Forschung darauf ab, Strukturen zu schaffen, die schön, hochfunktionell und nachhaltig sind.