Parametrische Freiformfassaden — Fachbeitrag von Schüco international

Aus der Fläche in die dritte Dimension

Individuelle Freiformfassaden unterstreichen den unverwechselbaren Charakter einer anspruchsvollen Architektur. Mit dem für parametrische Entwürfe und Planungen ausgelegten Fassadenkonzept »Schüco Parametric Concept« wird den Architekten und Fachplanern voraussichtlich ab Mai 2015 eine »intelligente Elemente-Bibliothek« für die 3D-CAD-Planung zur Verfügung stehen, die projektbezogen angepasst und optional mit ergänzenden Funktionen aufgefüllt werden kann.

Die internationale Architektur wird zunehmend zum Spiegelbild einer global individualisierten Gesellschaft. Von London bis Shanghai, von Dubai bis Montreal entwickelt sich ein ebenso universelles wie immer wieder neues Fassadendesign, das aus der Fläche in die dritte Dimension wächst. Digitale Planungsmethoden (und der Wunsch nach maßgeschneiderten Produkten) treiben dieses Freiformfassadendesign voran. Gerade durch ihre Dynamik zeigen solche Fassaden in der Praxis nur allzuoft auch die wirtschaftlichen und technischen Grenzen bei ihrer Realisierung auf. Der Grund: Aus der dreidimensionalen Freiform ergibt sich eine Komplexität, die in der Entwurfsphase für den Architekten genauso zur Herausforderung wird wie in der Umsetzung für den Fachplaner für Fassadentechnik (und seine Ausführungsplanung) bzw. für den Metallbauer.

Parametric Concept
Mit der intelligenten Elemente- Bibliothek für das Fassadensystem Schüco Parametric Concept entwickelt das Unternehmen gegenwärtig einen Ansatz, die für Freiformfassaden konzipierten Elemente über eine Datenbank für die gängigen CAD-Programme bereitzustellen. Die Elemente sind dabei so programmiert, dass sie im Gegensatz zu den bekannten generischen schon mit allen entscheidenden Eckwerten hinterlegt sind. D. h., sie sind auf jeden Fall mit dem Fassadensystem technisch machbar, können aber gleichzeitig über eine einfache Eingabemaske verändert und individuell an ihre Position innerhalb der Freiformfassade angepasst werden. Über CAD-Add-ons lassen sich die Elemente dann vom Planer nahezu beliebig im 3D-Modell miteinander kombinieren und – intuitiv in der Handhabung – anpassen. Zu diesen Veränderungen gehört die Anpassung der Dimensionierungen, aber auch die Ausrichtung innerhalb der Fassade oder die Ergänzung um Zusatzfunktionen wie gebäudeintegrierte Photovoltaik, Sonnenschutz oder opake Flächen. Ebenso wird eine Vernetzung einzelner oder mehrerer Fassadenelemente möglich sein: Veränderungen an einem Element werden unmittelbar auf die mit ihm vernetzten Elemente übertragen. Das verringert nicht nur den Arbeitsaufwand, sondern reduziert auch die Fehleranfälligkeit, da alle Detailveränderungen durchgängig sind.
Verifizierte Datenbasis
Unabhängig von dieser Vernetzung läuft im Hintergrund immer eine automatische Plausibilitäts- und Machbarkeitskontrolle ab. Diese Kontrolle basiert auf verifiziertem Datenmaterial, das für jedes Element voreingestellt wird. So lassen sich schon in der Planungsphase technische oder wirtschaftliche Probleme, die sich in der Umsetzung ergeben könnten, verhindern. Ein Beispiel dafür sind statische Grenzen, die nicht überschritten werden dürfen. Gleiches gilt für die produktionsseitigen Beschränkungen bei der Bearbeitung der notwendigen Profile auf entsprechenden Bearbeitungsmaschinen. Auch die konsequente Beachtung einschlägiger Normen und Regelwerke kann über den Datenstamm abgesichert werden. Die daraus resultierende Prozesssicherheit wirkt sich auch wirtschaftlich aus, da Schüco in der Entwicklung der intelligenten Elemente-Bibliothek zugleich die nachfolgenden Realisierungsstufen berücksichtigt: Die durch den Architekten oder Planer individuell angepassten Daten werden so abgelegt, dass sie sich sogar zum schnittstellenoptimierten Datenaustausch eignen. Die qualitätssichernde Durchlässigkeit des Datenmaterials bekommt dadurch zugleich eine budgetsichernde Dimension: Mit dem ersten Mausklick des Architekten wird der Datenbestand über sämtliche Individualisierungs- und Bearbeitungsstufen hinweg beständig fortgeschrieben und aktualisiert – das Projekt gewinnt eine hohe Kostentransparenz und -sicherheit.
Abgestufte Software
Um eine möglichst direkte Durchgängigkeit des Datenmaterials vom Architekten bis zum Metallbauer zu realisieren, wäre eine einzige, von allen Prozessbeteiligten genutzte Software das Ideal. In der Praxis ist das aufgrund des mit zunehmendem Detaillierungsgrad förmlich explodierenden Datenvolumens aber nicht machbar. Der Hersteller geht daher bei den aus der intelligenten Elemente-Bibliothek generierten Planungsdaten von einer rollenbezogenen Abstufung aus: Für den Architekten ist nur die Datenbasis entscheidend, die er für die Entwicklung der Fassade zwischen gestalterischer Freiheit und technischer Umsetzbarkeit braucht. Der Fachplaner für Fassadentechnik wiederum wird ein auf den Informationen (= Daten) des Architekten aufbauendes Fachmodell einsetzen, das schon deutlich detaillierter ist. Das Maximum an Daten läuft in der Prozesskette aber letztlich beim Metallbauer auf, der in seine Arbeit beispielsweise auch die CNC-Bearbeitungsdaten einfließen lassen muss. Die Idee des Architekten nimmt mit der 3D-CAD-Planungssoftware erstmals Gestalt an. Für diese Software-Pakete wird eine Parametric-System-Komponente entwickelt, über die der Architekt auf die intelligente Elemente-Bibliothek zugreifen und so die mit zusätzlichen Eigenschaften ausgestatteten 3D-Objekte in seinen Entwurf integriert. Die anschließende Ausarbeitung der technischen Details durch den Fachplaner geschieht dann mit dem Programm »SchüCad Inventor«. Aufbauend auf den Informationen des Fachplaners spielt der Metallbauer die konstruktiven Lösungen aus den Katalogen in »SchüCal«, der Software für Kalkulation und Arbeitsvorbereitung, ein, bevor dann – wiederum mit SchüCad Inventor – die Daten der endgültigen Einzelkomponenten zur Profilbearbeitung und Fertigung an die CNC-Bearbeitungsmaschinen durchgereicht werden.
Fazit
In der Weiterentwicklung des Freiformfassadendesigns kommt der intelligenten Elemente-Bibliothek aus Parametric Concept eine Schlüsselrolle zu: Durch die bedingte Konfektionierung der Elemente optimiert sie den gesamten Realisierungsprozess – ohne die architektonische Freiheit zu beschränken. Entscheidend wird jetzt die nutzerfreundliche Integration des Datenbestands in die gängigen Software-Werkzeuge sein, um die daraus resultierenden wirtschaftlichen und technologischen Vorteile möglichst schnell und weitgehend nutzen zu können. Mit dem in der Umsetzungsphase befindlichen Stufen-Modell, die Markteinführung ist für Mai 2015 geplant, hat Schüco einen praxisgerechten Lösungsansatz gefunden, dessen technisches und inhaltliches Potenzial bis hin zur nächsten Entwicklungsstufe – den frei auf den Fassadenentwurf gelegten sphärischen Modellen – tragen kann. •
~Thomas Haltenhof
  • Der Autor ist Leiter Produktmanagement International bei Schüco International in Bielefeld.
  • Schüco International www.schueco.de