Parametrische Ansätze im Planungsprozess
Eine generische Lösung zur Übertragung des Solar Decathlon Europe 21-22 Entwurfes sieht eine Vorgehensweise vor, auf städtische Kontexte, Standortfaktoren, wie auch Bestandsspezifische Bewertungsparameter zu reagieren. Mithilfe von digitalen Werkzeugen bietet die parametrische Skalierung der Aufstockung wichtige Anreize in einer autonomen Übertragung auf andere Gebäude.
In der Zeitwende der Digitalisierung findet das parametrische Entwerfen in der Architektur zunehmend Anwendung. Dreidimensionale Gestaltungskonzepte lassen sich umfassend visualisieren dank digitaler Simulationswerkzeuge. Im Wesentlichen erweitert die Interaktion mit virtuellen BIM-Modellen, die räumlichen Zusammenhänge.1, 2 Unbestreitbar gibt das parametrische Design konventionellen Planungsmethoden einen neuen Puls in Ihrer Effizienz, Genauigkeit und agilen automatisierten Änderung. Auch ein BIM-strukturiertes Arbeiten lässt sich mit einer Live-Connection aus rhinoceros/grasshopper und der Planungssoftware ARCHICAD von frühen Projektphasen bis zu einer ausführungsreifen Planung verankern.
© Team coLLab Stuttgart Eine Interaktion der Programme ist in Echtzeit möglich
Komplexe Formen wie beispielsweise doppelt- oder mehrfach gekrümmte Flächen, sind mit Rhinoceros (Rhino) einfach modellierbar, im Gegensatz zu manch anderen Softwares sind hier keine Grenzen gesetzt. Was wäre wenn diese Komplexen Strukturen sich anhand von Eingabeparametern generativ erzeugen ließen?
Dieses Spektrum an neuen Möglichkeiten deckt Grasshopper (Gh) ab, einem Plug-In von Rhino. Ein Plug-In ist eine erweiterte Software-Komponente. Das Große Potential von Gh ist, dass es mit einer großen Anzahl anderer CAD-Programme verknüpft werden kann, um in Echtzeit Modelle zu modifizieren und zu optimieren.3
ARCHICAD übernimmt, durch die direkte Interaktion beider Programme, die Visualisierung eines generativen Datensatzes aus Grasshopper. In Grasshopper generierte Bauteile werden dabei in ARCHICAD klassifiziert und stehen damit zur weiteren Verwendung zur Verfügung.
© Graphisoft, modifiziert: interface Rhino, Grasshopper, ARCHICAD
Verschiedene strukturelle Ansätze definieren die parametrische Modellierung
In dem parametrischen Design von Gebäuden basiert die übergeordnete Geometrie auf einzelne Grundgeometrien. Änderungen der Input-Parameter haben Auswirkungen auf die Gebäudeform, Raumkonfiguration, Tragwerk, Fassade und Details. Es gibt zwei Methoden, mit denen sich beispielsweise Anschlussdetails parametrisch modellieren lassen.4
In einem Bottom-up-Ansatz (von innen heraus) beeinflussen einzelne Komponenten die Geometrie der Gesamtform. Eine serielle Fertigung, trotz komplexer Geometrie der Außenhülle, ist damit möglich. (ebd.)
Bei einem Top-down-Ansatz (von außen nach innen) bestimmt die festgelegte Form die Ausprägung der darauf aufbauenden Details. Komponenten, in vorher festgelegten Formen, können beispielsweise durch Belichtungs- oder Verschattungssimulationen optimiert werden. Bei Raumaufteilungen, dem Klimakonzept oder dem Tragwerk ist die Methodik zu erkennen. (ebd.)
Parametrische Ansätze bieten im Planungsprozess neue Einsatzmöglichkeiten
BIM steht für eine digitale Planungsmethoden, bei der alle Vorgänge rund um den Entwurf, die Planung, die Ausführung und Bewirtschaftung eines Gebäudes miteinander vernetzt werden.2 Durch die Verlinkung mit ARCHICAD kann im Planungsprozess aus diesem Datensatz ein dreidimensionales Modell inkl. Werkplanung, mit Zugang zu der BIM-Datenbank, generiert werden. Das Datenmodell ist damit gerüstet um Flächen- und Massenermittlungen anzulegen. Mit dem BIM-strukturierten Modell ist in Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit des Projektes eine erste Kostenermittlung möglich. Das BIM-Modell lässt sich in Form eines IFC-Modells exportieren und bildet die erste Schnittstelle zu anderen CAD-Programmen. Damit ist ein erster Austausch zu beteiligten Fachplanern gegeben und der fertige Datensatz bietet eine erste Gesprächsgrundlage.
© Clarissa Werner
Nachfolgend lassen sich Vorteile mit den Nachteilen der Anwendung gegenüberstellen:
+ weitreichende Chancen für die Gebäude der Zukunft und Bauindustrie | - Zeitlicher Aufwand |
+ Revolutioniert Arbeitsprozesse/weisen in der Architektur | - Oft sehr lange und komplexe Prozessketten |
+ Zuverlässigkeit, der höhere Genauigkeit, schnelle Iterationen | - Unübersichtlich und damit ist eine Fehlersuche oft schwierig |
+ Unabhängig von der Größe des Projektes | - Umstrukturierung im Nachgang schwierig |
+ automatischen Veränderung aller Folgeschritt | - Komplexität wächst mit Detaillierungsgrad |
+ Fehlererkennung und Dokumentation des Konstruktionsaufbaus | - Nimmt hohes Berechnungsvolumen in Anspruch |
+ Komplexe Strukturen einfach umsetzbar | |
+ BIM-Strukturiertes Arbeiten möglich via ARCHICAD- Live-Connection | |
+ Integrierte Umsetzung in allen Leistungsphasen | |
+ Variantenvielfalt in der Konzeptentwicklung | |
Die Vorzüge das parametrische Design mit Archicad zu verknüpfen zeigt sich auch in der Ausführungsplanung. Durch das Kalibrieren eines BIM-zertifizierten Modells, lassen sich Änderungen in Echtzeit konfigurieren und auch Plansätze generieren. Dadurch ist eine Planung von der ersten Konzeption bis zur fertigen Werkplanung möglich. Der Detaillierungsgrad reift mit der Modellierungstiefe einzelner Bauteile. Das bietet den großen Vorteil, dass grundlegende zeichnerische Arbeiten überflüssig werden. Das äußert sich in der Wirtschaftlichkeit des Projektes. Der Mehrwert in kürzester Zeit Outputs im Planungsprozess zu erhalten, obliegt dem zeitlichen Aufwand im Aufsetzen einer umfangreichen und funktionstüchtigen Gh-Definition.
© Clarissa Werner
Kurzvita der Autorin:
Als international aufgewachsene Deutsch-Norwegerin wurde Clarissa Werner vom Bundes Ministerium für Bildung und Forschung, als auch dem DAAD mit Stipendien ausgepriesen. Neben der ehrenamtlichen Rolle als Projekt Architektin im SDE21-22, erhielt Sie während Ihres Architekturstudium an der HTWG Konstanz und an der HFT Stuttgart acht Auszeichnung Ihrer herausragender Projekte.
Autorin Clarissa Werner © Team coLLab Stuttgart
Weitere Link zur Master-Thesis:
Begleitend dokumentiert ein making-of über die Erkenntnisse, indem Rückschlüsse abstrahiert und äquivalent zum Arbeitsmodell systematisiert wurden.
https://docs.google.com/presentation/d/1HxZobPrq1CuFfUow8cSl6eudCYdcIRsk90gkB7YMI_Q/edit?usp=sharing
Jetzt Folder herunterladen:
Quellen:
1. Böhm, Florian/ Lynn, Greg/ Tieben, Hendrik (2001): Synopse: Parametrisches Entwerfen, in: ARCH+ 158 Houses on Demand (Dezember 2001), Aachen: Arch+ Verlag GmbH
2. Hemmerling, Marco (2021): Parametrisierung in der Architektur, https://beruehrungspunkte.de/artikel-die-parametrisierung-der-architektur (zugegriffen am 23.09.2021)
3. Website Rhinoceros o.V. (2021): Eigenschaften, https://www.rhino3d.com/de/features/
(zugegriffen am 23.09.2021)
4. Website Detail o.V. (2011): Parametrische Planungsmethoden, Website Detail o.V., https://www.detail.de/artikel/parametrische-planungsmethoden-4454/ (zugegriffen am 19.01.2022)