Adaptivität

Adaption oder Adaptivität bezeichnet die Fähigkeit zur Eigenschaftsveränderung als Folge veränderter Einflussgrößen.

accordion

Adaptive mehrlagige textile Gebäudehüllen

Adaptive mehrlagige textile Gebäudehüllen

Die Entwicklung von mehrlagigen textilen Hüllenaufbauten, die aktuellen und zukünftigen Ansprüchen an die Eigenschaften von Gebäudeaußenhüllen gerecht werden, bildet einen Forschungsschwerpunkt des ILEK. Hierbei steht der Erhalt von Formenvielfalt, Transluzenz und Leichtigkeit, die kennzeichend sind für Membrankonstruktionen im Vordergrund. Daneben soll aber auch aktuellen bauphysikalischen Anforderungen Rechnung getragen werden. Die Hüllenaufbauten sollen eine maximale Freiheit in der Weiterentwicklung der architektonischen Gestalt von Membranbauten garantieren.

Vom 12. bis zum 17.01.2010 wurde die momentane Forschung zu diesem Thema auf der Messe Deubau in Essen präsentiert.

Belüftungsöffnung Twister
Belüftungsöffnung Twister
Öffnungselement Wave
Öffnungselement Wave
Modulsystem Profaku
Modulsystem Profaku
Wandsystem PlusMinus
Wandsystem PlusMinus

Schaltbare Verglasungen auf der Basis von Flüssigkristallen

Schaltbare Verglasungen auf der Basis von Flüssigkristallen

Transparenz ist die wichtigste Eigenschaft von Glas. Eine jederzeit vornehmbare Veränderung dieser Transparenz ist eines der großen Ziele bei der Entwicklung von Glassystemen für die Zukunft. Durch eine generelle wie auch durch frequenzselektive, d.h. nur auf bestimmte Wellenlängen des Lichtes abzielende Manipulation der Transmission, also der Lichtdurchlässigkeit, können sowohl der Wärmeeintrag als auch der Lichteintrag in das Gebäude geregelt werden. Energieeinsparungen sowie eine deutliche Steigerung des Nutzerkomforts sind die Folgen. Wichtige Forschungsarbeiten auf dem Weg hin zu adaptiven Gebäudehüllen aus Glas werden am ILEK durchgeführt. Ein großer Schritt auf dem Weg zur adaptiven Gebäudehülle aus Glas ist das am ILEK entwickelte schaltbare Flüssigkristall-Element, das mit Unterstützung des Lehrstuhles für Bildschirmtechnik gefertigt wurde. Im Gegensatz zu anderen schaltbaren Gläsern kann die Lichttransmission bei dem entwickelten Element stufenlos und verzögerungsfrei geregelt werden. Die maximale Durchlässigkeit und auch der Schalthub lassen sich in Grenzen variabel einstellen.

Forschergruppe 981 - Hybride und Intelligente Konstruktionselemente (HIKE)

Forschergruppe 981 - Hybride und Intelligente Konstruktionselemente (HIKE)

Förderstelle: Deutsche Forschungsgemeinschaft

Partnerinstitute: IKTD, ITV, IFB, IFT, ILEK, IFU, ISYS der Universität Stuttgart
Laufzeit: 3 Jahre

Kurzbeschreibung des Gesamtprojekts
Die Forschergruppe HIKE setzt sich aus sieben verschiedenen Instituten aus den Fachbereichen Bauingenieurwesen, Luft- und Raumfahrtechnik, Konstruktions-, Produktions-, Fahrzeug- bzw. Textil- und Verfahrenstechnik zusammen. Ziel ist es, innerhalb eines interdisziplinären Rahmens neuartige Konstruktionselemente zu entwickeln, die funktionale, wirtschaftliche und innovative Anforderungen erfüllen und sich durch eine erhöhte Funktionalität deutlich von den klassischen Konstruktionselementen abheben.

Teilprojekt - Adaptives Schalentragwerk
Das Teilprojekt des ILEK "Adaptive Schalentragwerke - Auslegung, Umsetzung und Bewertung" baut im Rahmen der am Institut laufenden Forschungsarbeiten im Bereich der adaptiven Systeme direkt auf sehr erfolgsversprechende Ergebnisse im Bereich der adaptiven Tragwerke auf. Schalentragwerke sind in ihrer Lastabtragung besonders effektiv, da sie durch ihre gekrümmte Form die angreifenden Lasten überwiegend als Normalbeanspruchung und nur in geringerem Umfang als Biegebeanspruchung zu den Auflagern abtragen. Im Bereich von Diskontinuitäten und aufgrund ungleichmäßiger Belastungen jedoch treten erhebliche Spannungskonzentrationen bzw. Biegemoment auf. Diskontinuitäten sind unter anderem die Randbereiche der Schalen, deren Auflagerungen oder Inhomogenitäten in der Fläche selbst, beispielsweise in Form von Tageslichtöffnungen. Auch punktförmige Belastungen zum Beispiel durch Einzellasten führen zu Spannungskonzentrationen. Die adaptive Gestaltung der Schalen unter Einsatz hybrider intelligenter Konstruktionselemente ermöglicht eine erhebliche Reduzierung dieser Spannungskonzentrationen. Als Aktuatoren im Tragsystem kommen aktive und verschiebliche Auflager oder in die Schale selbst integrierte aktive Dehnungselemente in Frage.

Im vorgesehenen Projekt werden Auslegungs-, Optimierungs- und rückkopplungsfähige Softwaremodule entwickelt, die im Zusammenwirken mit Sensoren, Aktuatoren und einer Controllereinheit in der Lage sind, das Beanspruchungsverhalten eines Schalentragwerks wesentlich zu verbessern, indem Spannungsspitzen reduziert werden. Anwendung finden die zu entwickelnden Werkzeuge bei der Umsetzung von drei Funktionsprototypen, die sich jeweils in der Art der Aktivierbarkeit unterscheiden. Vorgesehen ist die Erprobung der Integration von verschieblichen Auflagerungen, flächenhaften Aktuatoren im Sinne von lokalen Pflasterungen sowie von linienförmigen Dehnungsaktuatoren im Schalenrandbereich.

An Hand der an den Prototypen gewonnenen Erfahrungen bezüglich der Effektivität der Aktorik sowie der konstruktiven Umsetzung erfolgt eine Bewertung der neuen Bauweise. Desweiteren wird mittels eines gemeinsamen Demonstrators das Zusammenwirken der einzelnen Konstruktionselemente aus den verschiedenen Teilprojekten der Forschergruppe dargestellt werden.

Die zu entwickelnden neuen Werkzeuge und Technologien sind Voraussetzung für Ultraleichtbaustrukturen der nächsten Generation gewichtsoptimierter Tragwerke. Sie stellen einen Meilenstein der technologischen Entwicklung auf dem Gebiet des Leichtbaus dar. Durch den Einsatz aktivierbarer Elemente wird Strukturmasse eingespart und durch Energie ersetzt.


Teilprojekt A1 - IKTD
Teilprojekt A3 - IFB
Teilprojekt A4 - ITV
Teilprojekt B1 - IFT

Teilprojekt B2 - ILEK

Teilprojekt B3 - IFU

Teilprojekt B4 - ISYS

 
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