Urs Zumbühl, LĀʻAU, Bachelor Objektdesign 2017 by Hochschule Luzern

Künstlerisch-gestalterische Bachelor-Arbeit

Dokumentation Konzept, Prozess und Anwendung

Urs Zumbühl Objektdesign Luzern, Juni 2017 Hochschule Luzern – Design & Kunst Mentor: Andreas Saxer

Konzept

Motivation In meiner Erstausbildung erlernte ich das Bootbauerhandwerk. Durch diese Ausbildung fand ich zu diversen Wassersportarten, wie zum Beispiel zum Wakeboarden. Zudem arbeite ich während meines Studiums als Fahrgastschiffsführer auf dem Vierwaldstättersee. So entwickelte ich über die Jahre hinweg ein enges Verhältnis zu Wasser und Wasserfahrzeugen. Zu Beginn meines Themenfindungs-Prozesses für die Bachelorarbeit habe ich mir Gedanken über die Vergangenheit gemacht. Ich analysierte meinen bisherigen Studienverlauf, um herauszufinden, welche Projekte mir gelungen sind und was mir Spass gemacht hat. Zudem analysierte ich die bisherigen Abschlussarbeiten der Objektdesign Studierenden an der HSLU um herauszufinden, welche Arbeiten mich interessieren und weshalb ich diese Projekte als interessant empfinde. Daraus resultierten folgende Stichworte: – Traditionelles Handwerk – Digitale Fertigung – Natürliche Materialien – Lokalität – Zusammenarbeit mit einer Firma Den letzten Punkt empfand ich als besonders anstrebenswert und machte mich auf die Suche nach einer geeigneten Firma und stiess auf die Firma Makaiboards aus Immensee, die sich auch für eine Zusammenarbeit mit mir interessierte.

Partnerfirma Makai Boards Tieftalweg 2 6405 Immensee

Makaiboard Produktion

Die Firma Makaiboards Makaiboards ist ein Schweizer Unternehmen, welches stand-up paddling boards – auch sup-boards genannt – gestalten, produzieren lassen und vertreiben. Die sup-boards werden in China hergestellt. Makaiboards strebt jedoch an, ihre Bretter in Zukunft in der Schweiz produzieren zu lassen. Gründe für diese Vision sind, dass die Firma direkteren Einfluss auf die Entwicklung und Produktion nehmen will. Des Weiteren würde die lokale Wirtschaft unterstützt und weite teure Transportwege wegfallen. Zudem haben Makaiboards den Anspruch, mit nachhaltigen Materialien und mit neuen Technologien ihre Produkte zu fertigen. Für diesen Wandel ist Makaiboards auf der Suche nach innovativen Lösungen für alternative sup-boards, welche sie von der Konkurrenz unterscheiden und abheben.

toph Balmer und Christoph Herzig würden es begrüssen, wenn ich ihre Anliegen bezüglich lokaler Herstellung, innovativen Vorsprungs und nachhaltigen Aspekten berücksichtigen würde. Sie lassen mir jedoch jegliche Entscheidungskraft, um einen Entwurf zu gestalten. Da sich unsere Vorstellungen zu diesem Projekt grösstenteils überschneiden, strebe ich es an, ihre Kriterien zu erfüllen. Sollte es aber während meiner Arbeit bezüglich der Qualität des Entwurfs sinnvoll sein, diese anzupassen, so werde ich davon Gebrauch machen. Ziel meiner Arbeit ist es, ein sup-board zu entwickeln, welches den Brand Makaiboards verkörpert und die zukünftige Strategie, welche die Firma anstrebt, repräsentiert. Alle boards der Firma Makai tragen einen Hawaiianischen Namen. Dieser soll jeweils den Geist des boards verkörpern. Deshalb ist La`au mein Arbeitstitel, was auf Deutsch übersetzt „Holz“ bedeutet.

Ich habe mich mit den beiden Inhabern der Firma Makaiboards getroffen. Chris-

Ben Marcus,1890, in: http://www.surfingforlife.com/ history.html, gesehen am 9.6.2017

Ausgangslage Surfbretter wurden ursprünglich aus Holz gefertigt. Durch die Entwicklung von modernen Materialien wurde das natürliche Material Holz jedoch in den Hintergrund gedrängt. Glasfaser-verstärkte Kunststoffe ermöglichten es beispielsweise, mit geringerem Aufwand qualitativ vergleichbare Surfbretter herzustellen. Dank ihres aussergewöhnlichen Aussehens, der Stabilität und des guten Auftriebs, verschwanden Holzsurfbretter nie ganz von der Bildfläche.

von Makaiboards anzufertigen, basiert auf viel Handarbeit. In der Schweiz sind die Personalkosten um ein Vielfaches höher. Aus diesem Grund ist das in China angewandte Produktionsverfahren in der Schweiz nicht konkurrenzfähig anwendbar. Um supboards in der Schweiz wettbewerbsfähig herzustellen, muss das Produktionsverfahren und die Materialität neu angedacht werden. Neue digitale Technologien versprechen flexible und effiziente Fertigungsprozesse. Diese bieten eine alternative Herstellungsmöglichkeit für sup-boards in der Schweiz. Die neuen Technologien, das traditionelle Wissen - verbunden mit lokalen Materialien - ergeben eine spannende Ausgangslage. Diese Kombination ermöglicht es, ein lokales, innovatives und konkurrenzfähiges Produkt zu erarbeiten.

Ich bin der Ansicht, dass das langlebige, erneuerbare und kompostierbare Material Holz nach wie vor über grosses Potential für die Herstellung von sup-boards verfügt. Zudem wachsen in den Schweizer Wäldern genügend potentielle Holzarten welche sich für den Bau von sup-boards eignen. Das Herstellungsverfahren, welches in China verwendet wird um die sup-boards

Projektidee Mein Vorhaben ist es, einen Entwurf für ein sup-board aus Holz zu erarbeiten, welches einerseits traditionelles, handwerkliches Wissen beinhaltet und anderseits mit digitaler Fabrikation gefertigt wird. Formal werde ich bestehende sup-boards analysieren und anhand der gewonnenen Erkenntnisse passend zu meiner Bauweise und zur Firma einen „Shape“ entwickeln. Mit einem „Shape“ ist in der Fachsprache die äussere Form eines Surfbrettes gemeint. Mein Anspruch an die Materialität besteht darin, möglichst lokale und natürliche Materialien zu verwenden. Die digitale Fertigung ermöglicht es, mit geringem Aufwand individuell auf Kunden einzugehen. Diese Möglichkeit möchte ich nutzen, um dem Kunden eine persönliche Oberflächen-Lösung anzubieten.

DOKUMENTATION

Erste Abklärungen Zu Beginn besuchte ich die Firma Makaiboards in Immensee. Nebst Informationen über die aktuelle Kollektion und ihre Positionierung auf dem Markt, bekam ich ein defektes sup-board. Zurück in der Werkstatt schnitt ich das sup-board auseinander, um die Konstruktion zu begutachten. Im Mittelteil schnitt ich ein Stück à deissig Zentimeter heraus, das die Referenz zu meinen nachfolgenden Versuchen ist. Ich fertigte ein vereinfachtes Stück des sup-board Querschnittes aus Fichtenholz

nach. Ziel war es herauszufinden, ob Fichtenholz als Werkstoff Potential bezüglich Festigkeit und Gewicht hat. Das Versuchsstück ist rund zwanzig Prozent schwerer als das Referenzstück, die erreichte Festigkeit vergleich bar. Nächste Schritte: Damit das Gewicht optimiert werden kann, muss die Konstruktion überdacht werden.

Makaiboard Lager

Konstruktion Weiter untersuchte ich unterschiedliche Strukturen, um ein optimales Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht zu finden, um so auf eine umsetzbare Lösung zu kommen. Die vielversprechendste Variante ist eine Quer- und Längsstruktur, wie sie im Boots- oder Flugzeugbau angewendet wird. Diese Konstruktion ist einfach digital zu erstellen und effizient mit dem Laser schneidbar.

Holz Aus der Recherche bezüglich geeigneter Hölzer zum Bau eines Holz sup-boards hoben sich zwei Hölzer heraus, die ich weiter untersuchte. Zum einen Fichte, die heimisch ist aber im Gewicht an der oberen Grenze liegt, was die Bauweise aufwendiger und filligraner macht. Zum anderen Paulownia, das gute Eigenschaften besitzt bezüglich Gewicht, Festigkeit und Dauerhaftigkeit. Pauwlonia ist aber kein heimisches Holz. Ursprünglich wächst der Baum in China, wird aber seit einiger Zeit in Europa als Nutzholz angepflanzt

Dichte

Druckfestigkeit

Biegezugfestigkeit

Elastizitätsmodul

Fichte

330 – 660 Kg/m3

33 – 79 N/mm2

49 – 136 N/mm2

7 300 – 21 400 N/mm2

Pappel

430 – 490 Kg/m3

29 – 37 N/mm2

54 – 76 N/mm2

6 000 – 10 300 N/mm2

Weisstanne

430 – 480 Kg/m3

40 – 52 N/mm2

62 – 74 N/mm2

10 000 – 14 000 N/mm2

Paulownia

280 – 320 Kg/m3

25 – 28 N/mm2

31 – 40 N/mm2

1 000 – 6 000 N/mm2

90 – 260 Kg/m3

5 – 15 N/mm2

15 – 23 N/mm2

1 000 – 6 000 N/mm2

Balsa

links Paulownia, rechts Fichte

Rundung Der seitliche Abschluss am Brett erwies sich als Knackpunkt. Die Herausforderung war, eine stabile und einfach herzustellende Verbindung auszuarbeiten, welche eine freie Formgestaltung erlaubt. Paulownia ist ein relativ weiches Holz und punktuelle Belastungen hinterlassen Abdrücke. Der seitliche Abschluss ist beim Transport und im Wasser die gefährdetste Stelle für Beschädigungen. So suchte ich nach einem geeigneten Material, das eine Schutzfunktion übernimmt. Kork ist ein leichtes, abriebfestes, hydrophobes und leicht zu bearbeitendes Material. Versuche mit Kork erzeugten vielversprechende Resultate.

Leimverbindungen Ich untersuchte verschiedene Kleber, um die Festigkeit, die Verarbeitung und das optische Aussehen abzuklären. Klebversuche:

- Paulownia mit Paulownia - Kork mit Kork - Paulownia mit Kork

Alle Verklebungen müssen ein hohes Mass an Wasserfestigkeit aufweisen und UV-beständig sein. Unterschiedlichen Materialien stellen verschiedene Anforderungen an den Kleber. Damit die verschiedenen Komponenten gerecht miteinander verkleben werden können, setzte ich geeignete Kleber ein.

Form Die äussere Form eines sup-boards, auch shape genannt, ist ausschlaggebend für die Stabilität, Wendigkeit und Gleiteigenschaften im Wasser. Aber auch optisch erzählt der shape einiges über den Charakter des sup-boards. Aus der Erfahrung der beiden Makai -Inha-

bern und meiner Bootsbauer-Kenntnissen, erarbeitete ich ein kurzes allrounder supboard mit viel Stabilität, welches aber im Verhältnis zu bereits bestehenden Brettern optimale Gleiteigenschaften aufweist. Die Form ist von einem Wassertropfen inspiriert, der fällt.

Funktionsmodell Das erlangte Wissen aus den Untersuchungen wurden beim Bau eines Funktionsmodels erstmalig zusammengefĂźhrt. Die gelaserte Innenkonstruktion ist aus Einzelteilen zusammengesteckt und mit einer unteren und oberen Deckschicht verklebt. So entsteht ein belastbarer VolumenkĂśrper. Eine Korkummrandung bildet den Kantenabschluss.

Erster Wasserkontakt

Erkenntnisse Aus den Erkenntnissen des Funktiosmodells konnten Anpassungen an der Konstruktion, am shape und den Details weiter entwickelt werden. Im Bereich der Fussposition muss zudem mehr Gripp geschaffen werden.

Holzbehandlung In meiner schriftlichen Arbeit untersuchte ich sieben natürliche Holzschutzverfahren. Daraus resultierte, dass trocknende Öle grosses Potential besitzen, ein Holz sup-board vor äusseren Einwirkungen zu schützen. Weitere Untersuchungen bestätigten meine Theorie. Öle bilden einen dünnen Schutzfilm, der jedoch mit der Zeit abgenützt wird. Die Holzoberfläche bedarf einer regelmäßige Pflege, was die emotionale Bindung zum sup-board vertieft.

Voraussetzungen:

- Analyse des Standorts (Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung)

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

- keine Dauerfeuchtigkeit

- keine Anwendung bei masshaltigen Bauteilen

- Analyse des Standorts (Feuchtigkeit und Sonneneinstrahlung)

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

- keine Dauerfeuchtigkeit

- keine Anwendung bei masshaltigen Bauteilen

Nachteile:

Anwendungsbereich:

- Möbel im Aussenbereich

- Türen und Fenster

- Möbel im Aussenbereich

- Bootsdecks

- Terrassen

- Hausfassaden

- Festigkeit nimmt ab

- wird spröde

- nicht UV-resistent

- Resistenzsteigerung gegen Pilze und Insekten

- Steigerung der Dauerhaftigkeit

- formstabil

- bis 50% weniger Feuchtigkeitsaufnahme

- bedingter Einsatz für tragende Konstruktionen

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

Thermoholz

- Zäune

- Pfähle im Erdreich

- Hausfassaden

- Lieferfrist von 3 – 6 Monaten

- Hausfassaden

- beschränktes Farbspektrum

- keine Pflege

- keine Wartung

- einmalige Behandlung

- keine Anwendung bei masshaltigen Bauteilen

- keine Dauerfeuchtigkeit

- Einsatz von offenem Feuer

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

Ankohlen

- Stege

- Brücken

- Hausfassaden

- erst nach Jahren entsteht eine gleichmässige Patina

- geringster ökologischer Aufwand aller Verfahren

- keine Wartung

- keine zusätzliche Behandlung

- keine Wartung

- keine Pflege

- vor Beginn an eine einheitliche Verfärbung

- keine zusätzliche Behandlung

- Zeit

Beschleunigte und kontrollierte Vorvergrauung

Natürliche Vergrauung

- beschränktes Farbspektrum

Vorteile:

- Schindeldächer

- Terrassen

- Zäune

- Stege

- Boote

- Möbel im Innen- und Aussenbereich

- Boote

- Terrassen

- Hausfassaden

- ausgeprägter rauchiger Geruch

- Hausfassaden

- begrenzte Farbigkeit - ausgeprägter rauchiger Geruch

- Behandlungsintervall, alle 3-5 Jahre

- kein Anschleifen

- abriebfest beim Begehen

- Beimischung von Pigmenten möglich

- transparent

- zieht ins Holz ein, imprägnierende Wirkung

- dampfdiffusionsoffen

- wasserabweisend

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

Trocknende Öle

- begrenzte Farbigkeit

- Behandlungsintervall, alle 3-5 Jahre

- zieht ins Holz ein, imprägnierende Wirkung

- Dampfdiffusionsoffen

- wasserabweisend

- antiseptische (keimhemmende) Wirkung

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

Holzteer

- Möbel im Aussenbereich

- Zäune

- Stege

- Boote

- Hausfassaden

- aufwändige Herstellung

- bei Beschädigung der Schicht dringt Feuchtigkeit ein und bleibt eingeschlossen

- an- oder abschleifen der Schicht

- Behandlungs-Intervall 3 – 5 Jahre

- korrekter Einsatz von konstruktivem Holzschutz

Naturharze

Farbversuche Inspiriert von Raw Edges‘ Arbeit Herringbones und ihrem Umgang mit Farben, entstanden Experimente mit wasserlöslicher Holzbeize. Von fein abgestimmten Farbnuancen bis hin zu klaren, intensiven Farben sind mit dieser Technik vielseitige Gestaltungen möglich. Die sichtbar-bleibenden, teils sogar verstärkten Holzstrukturen, bieten neue Ebenen im Umgang mit Farbe und Holz. Ich sehe grosses Potential in den Resultaten der Experimente, finde jedoch diese Art von Farbigkeit für den momentanen Stand des Projektes nicht geeignet. Zu einem späteren Zeitpunkt und einer Weiterführung der Experimente sehe ich Möglichkeiten, dies gestalterisch gezielt anzuwenden.

Grafische EntwĂźrfe

Detailansichten

Büffelhorn Horn ist härter und dichter als die meisten Holzarten. Obwohl es ebenso eine Faserstruktur aufweist, verhält es sich bei der Bearbeitung weitgehend homogen, es lässt sich problemlos Sägen, Schleifen, Polieren, Drechseln oder Schnitzen. Horn ist auf Zug und

Biegung weniger hoch belastbar, jedoch in hohem Masse druckfest. Diese Eigenschaften nutzte ich, um der Finne einen optimalen Halt zu geben. Für das Heck, welches die Entlüftungsschraube beinhaltet, ist Horn ebenso geeignet.

LĀ’AU Das sup-board LA´AU ist eine Kombination aus digitaler Fertigung und traditionellem Handwerk. Es wird aus Paulownia Holz gefertigt, ist von einem Kork umrandet und Details sind aus Büffelhorn ausgearbeitet. Die Laserfertigung erlaubt eine präzise und aufs Minimum reduzierte Ausführung der Stüzkonstruktion, die optimal zwischen Festigkeit und Gewicht ausbalanciert ist. Die Oberfläche ist mit natürlichen Ölen gegen aussere Einwirkungen geschützt. Die verwendeten natürlichen Werkstoffe bieten eine Alternative zu dem aktuellen Angebot auf dem Markt. Die eingesetzten Materialien verlangen eine stete Pflege, was die emotionale Bindung zum Produkt intensiviert. LA´AU ist ein lokales, aus alternativen Materialien hergestelltes Produkt, welches für die Schweizer Firma Makaiboards entworfen wurde.