Parametrische Planung: Ästhetik und Akustik im Einklang
Verbindet man parametrische Planung mit Simulationen und digitalen Fertigungsmethoden können ästhetisch wie funktional völlig neuartige Bauteile entstehen. Die "Akustikwände" im neuen Erweiterungsbau von Basler & Hofmann in Esslingen zeigen, wie dank diesem Zusammenspiel die Raumakustik optimiert werden konnte.
Am Anfang war nur eines klar: In der neuen Cafeteria im Geschäftshaus von Basler & Hofmann in Esslingen sollten Akustikelemente zum Einsatz kommen, die mit neuartigen digitalen Planungs- und Fertigungsmethoden erstellt werden. Die Elemente sollten einen ästhetischen Blickfang bilden und zugleich für eine exzellente Raumakustik sorgen. Form, Material und Fertigungsmethode waren offen. In einem iterativen Entwurfs- und Planungsprozess zwischen Gramazio Kohler Research, der Professur für Architektur und digitale Fabrikation an der ETH Zürich, Erne Holzbau und den Akustikingenieuren von Basler & Hofmann nahm die Idee der "Akustikwände" allmählich Form an. Es handelt sich dabei um drei Wände, die aus mehr als 8'500 identischen Holzelementen bestehen. Sie sind so angeordnet, dass mit dem Wandern des Lichts durch den Raum im Tagesverlauf ein stetig neues Schattenmuster an der Wand entstehen. So ungewöhnlich wie die Wände war auch ihr Entstehungsprozess.
Die Wirkung der "Akustikwände"
Die Akustikwände wurden von Forschenden der ETH Zürich parametrisch entworfen – das heisst, sie wurden nicht wie in einem herkömmlichen Planungsprozess gezeichnet, sondern anhand der relevanten Parameter programmiert. Auf diese Weise lassen sich innert kürzester Zeit unzählige Gestaltungsvarianten generieren. Doch welche Formgebung hat die besten akustischen Eigenschaften? In einer Cafeteria ist eine gute Sprachverständlichkeit auf kurze Distanz wichtig. Zugleich sollen Flatterechos zwischen den grossflächigen Verglasungen verhindert werden. Die Wände beeinflussen die Akustik durch bewusst gestaltete "Lücken" zwischen den Holzelementen. Die Schallwellen werden durch den dahinterliegenden Hohlraum absorbiert. Zudem sorgt die die Oberflächenstruktur der Wand für eine diffuse Streuung des Schalls. Die Akustikingenieure simulierten diese Wirkungen an verschiedenen Entwurfsvarianten. So wurde die ästhetisch und funktional optimale Anordnung der Holzelemente bestimmt.
Bauen mit Augmented Reality
Mit einem herkömmlichen, zweidimensionalen Plan wäre jedoch kaum ein Mensch in der Lage, ein derart komplexes Muster zu bauen. Eine Augmented Reality-Anwendung, die Forschende der ETH Zürich entwickelt haben, visualisierte den Monteuren die exakte Position jedes Bauelements und ermöglichte die exakte Schichtung der Holzelemente. Die Cafeteria wurde im Juni 2019 eingeweiht.
Projektbeteiligte:
Bauherrschaft: Basler & Hofmann AG
Projektleitung: Basler & Hofmann AG
Architektur und Parametrisierung: Gramazio Kohler Research, Professur für Architektur und Digitale Fabrikation, ETH Zürich
Entwicklung AR-Montagesystem: Robotic Systems Lab, Institut für Robotik und Intelligente Systeme, ETH Zürich und Gramazio Kohler Research, Professur für Architektur und Digitale Fabrikation, ETH Zürich
Fachplaner Akustik: Basler & Hofmann AG, Strauss Elektroakustik GmbH
Realisierungspartner: Erne AG Holzbau
Architektur Erweiterungsbau: Stücheli Architekten