empfindung & erinnerung

lab 1244

masterarbeit im ss19 arina paula cazan

masterarbeit im sommersemester 2019 am:

institut für leichtbau entwerfen und konstruieren universität stuttgart prof. dr.-ing. dr.-ing. e.h. dr. h.c. werner sobek prof. dr.-ing. balthasar novák projektbetreuung: dipl.-ing. architektin und stadtplanerin irina auernhammer dipl.-ing. christian kelleter zweitprüfer: prof. dipl.-ing., architekt grad. dipl. des. (aa) martin ostermann – ibk2 fotos und grafiken: © arina paula cazan satz und layout: arina paula cazan kooperation mit:

2

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade sensation & memory. an interactive façade experience inhaltsverzeichnis

04..................................

06..................................

08..................................

10..................................

12..................................

14..................................

16..................................

22..................................

32..................................

38..................................

39..................................

konzept fassade interaktion sinne & empfindung haut & tastsinn bedĂźrfnisse system prototypen materialien & komponenten materialtests literaturverzeichnis 3

4

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

konzept

ziel der arbeit ist unter anderem die betrachter mit der geplanten sensorischen intervention an der fassade ins gespräch zu bringen und durch eine haptische und nonverbale kommunikationsform neue möglichkeiten der mitbestimmung und entfaltung in der öffentlichkeit zu schaffen – nutzererlebnis. durch die taktile komponente der interaktion wird die ermutigung zur mitgestaltung erzielt. während des sehens findet eine emotionale und soziale entfremdung statt, im gegenteil zu tasten, riechen und hören, die uns direkt mit der umgebung verbinden [1]. da in zeiten virtueller kommunikation, unser tastsinn an mangelnde stimulation leidet, will die geplante addition an der fassade diesen mangel ausgleichen und eine kör-

perliche annäherung erzielen. als teil der arbeit sollen prototypen entstehen, welche die testgrundlage für die oben genannten themen darstellen sollten und eine diskussion anregen sollten. diese werden als neue, zusätzliche layer der fassade konzipiert. die form davon wird nicht im klassischen sinne entworfen, sondern ist von der ästhetik des verhaltens abhängig und muss ermöglicht werden. die morphbarkeit und nutzerfreundlichkeit spielen dabei eine wesentliche rolle. wenn man sich an die fassade annähert, fühlt sich diese nicht mehr als grenze an, sondern nimmt die präsenz des menschen wahr und passt sich an dessen hand- und körperbewegungen an. es beginnt ein wechselspiel

zwischen den beiden identitäten und der einflusskreislauf setzt sich in bewegung. der mensch verformt seine umgebung, als ob diese eine erweiterung des eigenen körpers – exoskelett – wäre. dazu kommt noch die interaktion mit den anderen menschen und wie diese die umgebung beeinflussen. das konstrukt soll die menschen dazu ermutigen, sich für die gestaltung ihrer gebauten umgebung zu engagieren und im endeffekt sich dafür verantwortlich zu fühlen, da eine interaktive fassade von der mitwirkung/teilnahme der menschen abhängig ist und deswegen neugierde und interesse wecken sollte.

1 detail ringmagneten auf textiloberfläche 5

6

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

fassade

fassade = aus frz. façade vorderseite/außenseite, zu frz. face gesicht, oberfläche; aus lat. facies äußeres, äußere erscheinung, zu lat. facere hervorbringen, anfertigen, machen [2]. fassade

außen

grenze

interface

innen

die fassade wird im kontext dieser arbeit als äußerste schicht der gebauten umwelt definiert und als interface zwischen dieser und dem menschen verstanden. die jetzige vorstellung von fassade wird grundsätzlich in frage gestellt und besonders den einflussfaktor des menschen auf diesem äußersten layer hinterfragt. eine diskussion über themen wie: „wem gehört die fassade? sollten die passanten überhaupt einen einfluss auf die gestalt und gegebenenfalls funktion dieser schicht

haben können? zählt diese mitwirkung zu den grundbedürfnissen des menschen?“ wird ermöglicht und gefördert. dabei wird die anpassung nicht als selbstzweck verstanden, sondern die menschen im öffentlichen raum und deren individuellen bedürfnisse und wünsche stehen im mittelpunkt dieser veränderung und beeinflussen die funktionsweise und optik der geplanten intervention.

2 photocollage: fassadenoberflächen um den uni campus 7

8

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

interaktion

begriffe wie interaktiv oder interaktion hört man immer wieder im alltag und da man darunter vieles verstehen kann, ist es wichtig die definition davon im sinn dieser arbeit zu klären. eine wichtige komponente davon ist die zirkularität, bzw. die bidirektionale wirkung. ein informationsaustausch findet in beiden richtungen statt. obwohl sich das als interaktion definieren lässt, sorgt es alleine nicht für eine wünschenswerte wechselbeziehung. die kreativität und das unvorhersehbare machen den unterschied zwischen einer sogenannten „single-loop“ interaktion – einzelschleife – und einer richtigen, interessanten, begehrten „multipleloop“ interaktion –multischleife [3].

ein direkter, sinnlicher austausch mit dem physisch-materiellen raum, der den menschen als individuum im fokus stellt, soll ermöglicht werden. dieser wird als gegensatz zu einer indirekten, auf daten und menschenmassen bezogene interaktion verstanden. dadurch wird nicht nur die manipulationsgefahr, was in der heutigen hochtechnologisierten welt immer mitbedacht werden sollte, minimiert, sondern auch die grundlage für eine neue beziehung zu der gebauten umgebung von morgen geschaffen. die fassade soll einladend, ‘beherbergend‘ wirken und eine sinnliche und submersive erfahrung ermöglichen.

3 interaktion hand-fassade 9

10

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

sinne & empfindung

„architektur ist die kunst der versöhnung zwischen uns und der welt und diese mediation/vermittlung erfolgt durch die sinne [1]“. unsere wahrnehmung ist von allen sinnen abhängig, meistens auf einer art und weise, die uns gar nicht bewusst ist. juhani pallasmaa schreibt in seinem buch “die augen der haut” über wie unser sehsinn uns von der welt trennt, während die andere sinne uns mit der welt verbinden. die hegemonie des sehsinns wurde über die jahre durch berühmte persönlichkeiten, besonders aus der philosophie und architekturtheorie, stark kritisiert. während des sehens findet eine emotionale und soziale entfremdung, im

gegenteil zu tasten, riechen und hören, die uns direkt mit der umgebung verbinden. damit sind unsere sinneswahrnehmungen diejenigen, die eine verlängerung unseres körpers in die welt ermöglichen [1]. besonders in der stark technologisch geprägten welt von heute, ist es wichtig eine körperliche annäherung an unsere gebaute umgebung zu erzielen.

4-5 hand greift an metallgewebe 11

12

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

haut & tastsinn

“[die haut] ist das älteste und das empfindlichste organ, unser erstes kommunikationsmedium und unser effizientester beschützer”. (ashley montagu) “das wesen der gelebten erfahrung wird von der haptik und dem periferischen, unscharfen blick geformt.” laut pallasmaa sind alle sinneswahrnehmungen eine erweiterung des tastsinns. “der tastsinn ist die sensorische fähigkeit die unsere erfahrung von der welt mit unserer selbsterfahrung integriert [1]”. man kann von einer unbewussten taktilen komponente des sehens reden. der sehvorgang beinhaltet

und unterstützt die anderen sinneswahrnehmungen. in zeiten virtueller kommunikation leidet unser tastsinn an mangelnde stimulation. genau dieser mangel soll durch den direkten hand- und körperkontakt mit der fassade ausgeglichen werden. der fokus liegt dabei auf der erfahrung einer nicht rein visuellen architektur.

6 haptische erfahrung mit metallgewebe 13

selbst (entwicklung, verwirklichung) ich wertschätzung, geltung, ansehen, erfolg sozial zugehörigkeit, kontakt, liebe, intime beziehungen, freunde sicherheit angstfreiheit, schutz, vorsorge physiologie nahrung, kleidung, gesundheit, schlaf 14

selbsterfüllung ‘resonanz’ (hartmut rosa)

zusätzliche rolle

psychologische bedürfnisse

basic bedürfnisse

rolle der fassade/hülle früher

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

bedürfnisse

mittlerweile gibt es wissenschaftliche beweise, dass das erscheinungsbild einer fassade einen starken einfluss auf unsere psyche haben kann. laut einer studie von dem psychologen und neurowissenschaftler colin ellard, werden wir als menschen positiv beeinflusst, wenn eine fassade komplex und interessant gestaltet ist und andersrum, wenn sie einfach und monoton ist, kann das einen negativen effekt auf uns haben. wir werden jeden tag bewusst oder unbewusst von unserer gebauten umgebung beeinflusst. was wäre, wenn wir die möglichkeit hätten, diese umgebung und insbesondere den äußersten layer davon zurückzubeeinflussen?

was wäre, wenn sich dieser an unseren persönlichen bedürfnisse förmlich anpassen würde? der sozialwissenschaftler hartmut rosa plediert in seiner resonanztheorie unter anderem für die rückgabe von selbstwirksamkeit dem machtlosen [4]. im übertragenen sinne dient die geplante intervention genau diesem zweck, und zwar dem menschen die macht zu geben, die gebaute umwelt zu einem gewissen grad mitzubestimmen und gestalten zu können. die qualität einer fassade wird hauptsächlich von der intuitiven akzeptanz der nutzer bestimmt und diese akzeptanz steigt, wenn die menschen einen einfluss auf

dieser ausüben können und aktiv beteilgt sein können. sollte die fassade auf die bedürfnisse eines individuums/ einer einzelperson reagieren können oder eher die bedürfnisse einer gruppe von menschen berücksichtigen? was ändert sich, wenn wir über die bedürfnisse eines kollektivs reden?

7 eigene interpretation von [5] maslows bedürfnispyramide 15

16

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

system

hauptthemen

eigenschaften

▪▪ intervention in der äußersten

▪▪ flexibel & morphbar ▪▪ fluide bewegungen in ech-

▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪

schicht der fassade hauptakteur = mensch außen/passant interaktion als grundbedürfniss mitbestimmung/-gestaltung der gebauten umwelt wiederaneignung der fassade gegenseitige beeinflussung mensch-gestalteter raum (bidirektionale interaktion) taktile komponente ästhetik des verhaltens

tzeit

▪▪ verhaltensreaktiv ▪▪ aufnehmend/einladend/ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪

schützend/beherbergend immersiv erlebnisbasiert sensorisch sinnlich, haptisch direkter, körperlicher, intimer kontakt

8-9 grasshopper schema und modell 17

beziehung außen–innen passant–nutzer anpassungsseite option 1_außenseite der fassade passt sich an, innenseitig kein effekt option 2_außenseite der fassade passt sich an, effekt von innen sichtbar option 3_außenseite und innenseite passen sich an option 4_innenseite passt sich an, effekt von außen sichtbar option 5_innenseite passt sich an, außenseitig kein effekt

a

i

a

18

option 1_außenseite der fassade passt sich an, innenseitig kein effekt option 2_außenseite der fassade passt sich an, effekt von innen sichtbar

i

a

i

a

i

a

i

konzeptschnitte system haptische erfahrung unterstützt durch magnetische wirkung

85

85

elektromagnet em permanentmagnet pm metallisches gewebe fluide füllung/luft

5,00

5,00

membran magnetische anziehung/ abstoßung a

a

schnitt aa_1 m 1:50

schnitt aa_2 m 1:50

19

anwendungs- & interaktionsszenarien

beobachten

20

spĂźren/anfassen haptik

riechen/ hĂśren

ungestĂśrt reden/telefonieren

sich anlehnen

extras + sich informieren + sich orientieren + sich beruhigen + gerät laden + spielen/erleben

sich ausruhen/ sitzen

sich schĂźtzen (vor regen, wind etc.)

warten/ sich zurĂźckziehen

21

22

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

prototyp 1 – haptische erinnerung

der direkte kontakt und die haptische erfahrung spielen bei diesem mock-up die führende rolle. eine nicht rein visuelle architektur wird vermutet, der auge kann von einer gewissen distanz aus die masse ‚spüren‘ und man wird angezogen, sowohl durch die optik des holografischen stoffs, als auch viel mehr durch das gefühl, man könnte die oberfläche schon spüren, die masse gedanklich formen. wenn die haut mit der oberfläche zum ersten mal in kontakt kommt, entsteht ein unerwarteter effekt. die bentonitsuspension hinter dem textil sorgt für eine besondere temperaturwirkung. durch den hohen styroporkugelanteil, die der suspension homogen gemischt wurde, wird die masse

zu 50 % leichter, beim annähernd gleichen volumen von 80 l. dieser zuschlagstoff verändert nicht nur das gesamtgewicht, sondern auch die gefühlte oberflächentemperatur und ins besondere die taktile wahrnehmung. die 1-3 mm großen kugeln helfen die masse in form zu halten und den memory-effekt deutlich zu verstärken. das fließverhalten der mischung wird positiv beeinflusst und eine ansammlung unten wird verhindert. der mock-up besteht aus einem kasten aus fichtenholzleisten und spannplatten, einer füllmasse und einem holographischen stretch stoff als hülle. der kasten – ca.

11,5 kg schwer – wird mit der mischung gefüllt. in den ecken werden 15 cm große bereiche durch

latexfolie abgetrennt. diese werden mit reiner bentonitsuspension im verhältnis 1/5 ausgefüllt – ca.

8 l. der rest – ca. 72 l – enthält zusätzlich styroporkugeln als leichter zuschlag. der holographische stoff wird auf dem holz gespannt und an der rückseite getackert. zusätzlich wird dieser durch aluleisten auch an der vorderseite befestigt. der prototyp ist 1 m hoch, 56 cm breit, hat eine fülltiefe von 10 cm und eine gesamttiefe von 15 cm für stabilität. der gesamtgewicht inklusive kiste beträgt ca. 55 kg. die dimensionen des textils betragen 1,4 x 0,9 m.

10-11 mock-up detail befestigung und perspektive 23

24

schnitt fassade

ansicht und schnitt mock-up

56

56 15

15

56

15 15

70 100 100 15

15

70

100

5,00

15

56

15

15

75

schnitt fassade m 1:50

ansicht mock-up offen m 1:10

bentonitsuspension v 1/5 + styroporkugeln 50 %

bentonitsuspension v 1/5 + styroporkugeln 50 %

membran

reine bentonitsuspension v 1/5 holographischer stretch stoff latexfolie abtrennung

ansicht mock-up offen schnitt mock-up m 1:10 m 1:10

bentonitsuspension v 1/5 + styroporkugeln 50 %

12-13 mock-up mit und ohne reine bentonitsuspension v 1/5 textilhĂźlle holographischer stretch stoff latexfolie abtrennung

25

26

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

prototyp 2 – magnetische empfindung

im gegensatz zu der haptischen interaktion, die längere zeit in das material eingeprägt bleibt – bentonit prototyp – geht es bei diesem erlebnismodell um eine vorübergehende haptische erfahrung, die nach dem deaktivieren der elektromagnete auch gleich vorbei ist. wenn es bis jetzt mehr um das gegenseitige beeinflussen auf physischer und psychologischer ebene ging, zwischen mensch und dem äüßersten layer der gebauten umwelt, geht es jetzt um die fassade zu spüren. der prototyp, der in diesem fall für die fassade steht, ist ein testmodell im maßstab 1:10 und besteht aus 2 leichte holzrahmen, 56 x 56 cm groß, in einem abstand von 12 cm miteinander verbunden, einem holographischen stretch stoff

von ca. 62 x 62 cm, 66 kleine ringmagente ø15 mm und 2 starke 800 N elektromagnente – em. das textil wird am vorderen rahmen gespannt, worauf die ringmagnete in einem chesterfieldähnlichen muster angeordet sind. an der rückseite werden die 2 elektromagnete an einer horizontalen holzleiste mittig befestigt. der abstand dazwischen beträgt ca. 16 cm und diese sind 9 cm entfernt vom stoff. bei dieser entfernung ist eine leichte grundbewegung der permanentmagneten möglich. erst nachdem die interagierende person an der vorderseite vom textil gedrückt hat, und die distanz auf max. 4 cm reduziert wurde, ist eine viel deutlichere bewegung zu spüren. je weiter entfernt vom

elektromagenten, desto schächer ist die wirkung. da die ringmagnete zum teil um 180 ° gedreht positioniert sind, werde einige angezogen, während andere abgestoßen werden. ein arduino microcontroller kommt ins spiel um die aktivierungszeit der em-s und die zeit zwischen dem polarisationswechsel zu bestimmen. wenn der mensch seine hand oder körper nahe an der textiloberfläche hält und dagegen drückt, verstärkt sich die schwingung und das empfinden.

14-16 mock-up perspektive, hinter- und seitenansicht 27

fassade ansicht und schnitt

5,30 26

5

53

53

53

53

53

53

53

53

53

26

5

55

53 26

5

a modul permanentmagnete pm

53

elektromagnet em

5,30

53 26

5 53

53

53

53

53

magnetische anziehung/ abstoĂ&#x;ung 5,30

membran

53

fluide fĂźllung/luft

ansicht fassade m 1:50

28

a

schnitt aa fassade m 1:50

mock-up ansicht und schnitt

530 90

70

70

70

1,86 70

70

90

90

96

a elektromagnet em 90

permanentmagnet pm luftzwischenraum 265 530

magnetische anziehung/ abstoĂ&#x;ung

265

65

530

35 35 35 35 35 35 35 35 35 35

holographischer stretch stoff

90

65

15 65

45

15

ansicht mock-up m 1:5

a

schnitt aa mock-up m 1:5

29

30

ausschnitt arduino code

arduino schema

17 magnetische perzeption 31

32

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

bentonit & styropor

bentonit

▪▪ mischung aus verschiedenen tonmineralien

▪▪ wichtigster bestandteil:

montmorillonit – 60 % - 80 % --> starke wasseraufnahme& quellfähigkeit bentonit + wasser = nichtnewtonsches fluid mit thixotropen eigenschaften – suspension

▪▪ bentonitsuspensionen

▪▪ [6]

werden üblicherweise in der bautechnik als stütz- und gleitmittel für den rohrvortrieb verwendet sonstige anwendungen: kosmetik, gartenbau oder als lebensmittelzusatz

ausgetestetes produkt: phrikolat bentonit w

--> quillt sehr stark, eher fest als füssig

▪▪ natürliches natriumbentonit ▪▪ w typ = wyoming typ ▪▪ dichte bentonitpulver ca.

eps styropor-perlen

800-900 kg/m3

▪▪ anwendungskonzentrationen: 20-35 kg/m3 je nach bodentyp ▪▪ empfohlen: 10-20 g bentonit + 500 ml wasser [7] --> sehr flüssig, nicht brauchbar

▪▪ alternative mischung: 50 g

bentonit + 500 ml wasser --> verhältnis v 1/10 = gelartig --> v 1/5 verhält sich am geeignetsten für den mock-up ▪▪ ab diesem verhältnis wird das durchmischen nur sehr schwer möglich

▪▪ aus expandiertem polystyrol – eps

▪▪ amorpher, thermoplastischer kunststoff [8]

▪▪ ø ca. 1-3 mm

--> sehr gut geeignet als zuschlagstoff ▪▪ dichte ca. 15 kg/m3 --> sehr leicht

18 phasen der mischung: von pulver bis suspension + styroporkugeln 33

34

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

latexfolie & tpu

latex/latexfolie = lat. ‚flüssigkeit‘ = polymerdispersion = gemisch aus kunststoffpartikeln und einer wasserartigen flüssigkeit ▪▪ aus gummi hergestellt ▪▪ gehört zu der gruppe der elastomere – thermoplast ▪▪ ausgangsstoff = erdöl/naturkautschuk NR ▪▪ gummi und naturkautschuk --> chemisch identisch ▪▪ durch die einbringung von schwefel beim vulkanisieren wird kautschuk elastisch ▪▪ natürliche farbe: weiß-gelblich – wegen schwefel ▪▪ kann mit farbpigmente gefärbt werden ▪▪ kann geklebt/genäht werden,

wobei kleben besser ist, wegen elastizität ▪▪ äußerst flexibel/verformbar & druckbeständig ▪▪ reversible dehnbarkeit ▪▪ wasserfest & recyclebar [8], [9] tpu – thermoplastisches polyurethan – stretch stoff mit holographischem finish

▪▪ elastisch & leicht ▪▪ holographischer/irisierender effekt --> reflektierend

▪▪ effekt entsteht durch brechung des lichts

▪▪ weich & dünn ▪▪ 80 % nylon + 20 % elastan 19-20 latexfolie und holographischer stretch stoff 35

36

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

permanentmagneten & elektromagneten

permanentmagnete (pm) = dauermagnete

▪▪ weisen ein permanentes

magnetfeld auf ▪▪ benötigen keinen strom im gegensatz zu em ▪▪ aus ferromagnetischem material ▪▪ üben eine einzeihungskraft auf andere materialien wie eisen oder nickel aus ▪▪ stossen sich an gleichnamigen polen gegenseitig ab ▪▪ mögliche entmagnetisierung: hitze, starke mechanische erschütterung/starke äussere magnetfelder [8] [10] ▪▪ ferromagnetische stoffe: eisen, kobalt, nickel und einige legierungen

verwendete permanentmagneten

▪▪ stärke em --> von strominten-

▪▪ ringmagneten mit bohrung ▪▪ ø 15 mm x 3 mm, 4,5 mm

verwendete elektromagenten:

▪▪

▪▪ elektromagnet 800 N x 2

▪▪ ▪▪ ▪▪ ▪▪

loch aus ndfeb – legierung aus neodym - eisen - bor magnetisierung N45 haftkraft ca. 3,3 kg – ca. 33 N gewicht ca. 20 g grenztemperatur: 80 °c

elektromagnete (em) = spule + offener eisenkern

sität abhängig

[11]

spannung: 12 V gewicht: 550 g haltekraft: 800 N anzugsplattendicke: 7 mm material: edelstahl größe: ca. 65 x 30 mm (d x h)

▪▪ (nur) bei stromdurchfluss --> magnetisches feld

▪▪ eisenkern --> führt und verstärkt das magnetfeld

▪▪ elektronenfluss in spule

--> magnetische feldlinien

21-22 ringmagnet ø 15 mm und elektromagnet 800 N 37

materialtests

38

empfindung & erinnerung. eine interaktive fassade

literaturverzeichnis

literaturverzeichnis [1] j. pallasmaa, the eyes of the skin: architecture and the senses. chichester : hoboken, nj: wileyacademy ; john wiley & sons, 2012.

[2] https://www.wissen.de/wortherkunft/fassade (letzter zugriff: 08.09.2019, 12:06).

[3] u. haque, „architecture, interaction, systems“, s. 2, 2006.

[4] h. rosa, resonanz: eine soziologie der weltbeziehung, 1. auflage. berlin: suhrkamp, 2019.

[5] https://de.wikipedia. org/wiki/maslowsche_ bed%c3%bcrfnishierarchie (letzter zugriff: 09.10.2019, 10:40).

[6] https://de.wikipedia.org/ wiki/ bentonit (letzter zugriff: 20.08.2019, 12:37).

[7] http://phrikolat.de/phocadownload/produktinfo/bentonittypw.pdf (letzter zugriff: 09.10.2019, 10:45).

[8] d. kula und e. ternaux, materiology. amsterdam: frame publishers, 2014.

[9] https://www.stoff4you.de/ stoff-lexikon/latex/ (letzter zugriff: 09.09.2019, 16:32).

[10] https://www.supermagnete. de/magnetismus (letzter zugriff: 15.09.2019, 15:15).

[11] https://www.red-magnetics. com/de/produktgruppen/ haftmagnete/elektromagnete/ its-ms-3025/ (letzter zugriff: 15.09.2019, 14:35).

23 photoreihe materialmustern 39