Die Entwicklung neuer Materialien, die die Produktivität steigern und die Funktionalität erhöhen, war in den letzten Jahren die treibende Kraft für Innovationen.
Nach Angaben des Bereichs Industrielle Technologien der Abteilung Forschung und Innovation der Europäischen Kommission betreffen bis zu 70 Prozent aller Architektur- und Designinnovationen Rohmaterialien und Stoffe mit neuen oder verbesserten Eigenschaften.
Dr. Sascha Peters ist ein Spezialist aus Deutschland und berät zu Innovationen und Materialien. Außerdem ist er CEO von Haute Innovation, einem Unternehmen, das dabei hilft, neue Verfahren und Entwicklungen in die Praxis umzusetzen. Peters ist auch der Autor von Material Revolution: Sustainable Multi-Purpose Materials for Design and Architecture.
In diesem Artikel, liebe Gäste des Design Museums, bieten wir Ihnen einen Überblick über ein Interview mit Dr. Peeters, das er Anfang 2012 auf einer Website gegeben hat.
Der Schwerpunkt dieses Vortrags lag auf den Möglichkeiten von Materialien, die in den kommenden Jahren eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Architektur und Design spielen werden.
Hochwertiger Beton
Es scheint, dass konventionelle und hochfeste Betone allen Anforderungen der modernen Architektur gerecht werden müssen. Herkömmliche Formulierungen haben jedoch Beschränkungen hinsichtlich der Mindestlast.
Schwerlastbeton (z.B. Tim Mackeroth FALT-Lampe) ermöglicht eine Reduzierung der Bauteildicke um 40% im Vergleich zu herkömmlichem Beton.
Dies wird erreicht, indem die jeweils optimale Partikeldichte durch eine spezielle mathematische Modellierung ermittelt wird.
Das Ziel ist die Erhöhung der Druckfestigkeit. Teure Zusatzstoffe sind nicht mehr erforderlich, was zu niedrigeren Materialkosten führt. Erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen verschiedene äußere Einflüsse.
Meereskugeln
Die Strömungen des warmen Mittelmeers schleudern die braunen Klumpen, die von der Alge Posidonia oceanica aufgerollt werden, in großer Zahl aus – die so genannten Neptunkugeln.
NeptuTherm hat sie als kostengünstige Dämmung für Dächer und Holzwände gefunden. Wichtig ist die Tatsache, dass diese Algen nicht verrotten und für den Menschen unschädlich sind.
Strukturen aus Hohlkugeln
Eine der Möglichkeiten, elastische geometrische Formen zu schaffen, besteht darin, deren Volumen mit hochfesten Hohlkugeln zu füllen. Dieses Material wird durch Erhitzen von Metall- oder Keramikkugeln gewonnen.
Im Inneren der Kugeln bildet sich durch Verdunstung des Polymers ein Hohlraum. Verschiedene Materialien können gesintert werden, um Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften zu erhalten.
Die Porosität und die Dicke der Wände beeinflussen ebenfalls die physikalischen und leistungsbezogenen Eigenschaften der Kugeln. Die Struktur der Perlen und des inneren Hohlraums verringert die Wärmeleitfähigkeit, erhöht die Festigkeit und reduziert das Gewicht des Materials um 40 bis 70 % im Vergleich zu einer festen Struktur.
Selbstverstärkende thermoplastische Materialien
Eine gängige Methode zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit von Kunststoffen besteht darin, verstärkte Fasern als Verstärkungssubstrate einzubringen.
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Es gibt aber auch einen anderen Weg – durch die Verfeinerung und Straffung der Molekularstruktur des Materials selbst, ohne eine verstärkende Unterlage.
Die meisten Eigenschaften der mit beiden Methoden gewonnenen Kunststoffe sind in etwa gleich. Die Festigkeit und Steifigkeit von selbstverfestigenden Thermoplasten ist um ein Vielfaches höher.
Sie sind auch widerstandsfähiger gegen hohe Temperaturen und haben eine bessere Abriebfestigkeit. Weitere Vorteile: geringeres Gewicht, Wiederverwertbarkeit, halbierte Wärmeausdehnung.
Elektroaktive Polymere
Elektroaktive Kunststoffe sind Kunststoffe, die unter dem Einfluss einer elektrischen Entladung ihre geometrischen Abmessungen verändern können, z. B. schrumpfen oder sich dehnen, ihr Volumen vergrößern oder verkleinern. Diese Materialien werden in verschiedenen Labors eingehend untersucht.
So werden z. B. künstliche Muskeln entwickelt, die Neukonfiguration von Flugzeugen in Erwägung gezogen usw.. Bei der Entwicklung solcher Kunststoffe werden verschiedene Ansätze zur Herstellung und Strukturierung untersucht, da sie das Ergebnis beeinflussen.
Kokosholz-Verbundwerkstoffe
In den letzten Jahren wurden Methoden zur Verwendung von Holz aus Kokosnussplantagen entwickelt, um die Abholzung wertvoller Regenwälder zu vermeiden.
Es hat sich als geeignet für die Möbelindustrie und für Bodenbeläge erwiesen. Kokospalmen bilden keine Jahresringe.
Dieses Holz weist beim Schneiden eine charakteristische gefleckte Struktur auf, weshalb der niederländische Hersteller Kokoshout es Cocodots oder „Kokosnussflecken“ nannte.
Die härtere Peripherie des Baumes (eine bis zu 5 cm tiefe Schicht von der Außenfläche des Stammes) geht in Produktion. Dieses Material kann schrumpfen, die Quellung durch Feuchtigkeit ist gering, die Härte ist höher als die von Eiche.
Dieser Verbundstoff wird hergestellt, indem eine 12 bis 18 mm dicke Kokosfasermatte (aus Hartholzsägemehl und Bindemitteln) mit einer MDF-Platte verbunden wird.
Materialien auf der Basis von Pilzen
Während sich einige Forscher auf die Anwendung von natürlichen Verstärkungsfasern und Füllstoffen in Verbundwerkstoffen konzentrieren, wenden sich eine Reihe von Entwicklern und Herstellern dem Thema der wachsenden Bau- und Konstruktionsmaterialien zu.
Ein Beispiel für ökovatives Design. Dieser Entwickler verwendet eine Methode, um Pilze an organische Abfälle zu binden, ohne Rohöl zu verwenden.
Das Herstellungsverfahren umfasst die Behandlung von Zellulose in Form von Weizen- und Reishülsen mit Lignin. Dieses Substrat wird für die Kultivierung von Pilzmyzelen verwendet.
Mikroskopisch kleine Myzelfäden, wie sie in der Natur vorkommen, durchdringen das gesamte Volumen der organischen Abfälle und binden sie fest an den Hartschaum.
Biokunststoffe auf Milchsäurebasis
Polylactid (PMK) ist als einer der wichtigsten Rohstoffe für Polymere bekannt, dessen Eigenschaften mit denen von PET vergleichbar sind.
Biokunststoffe werden in ihrer Rohform nicht direkt als Material verwendet. Sie sind Teil der Formulierung zusammen mit verschiedenen Füllstoffen.
Der Umfang und die Menge der letzteren wird durch den Zweck und die Anwendung des Endprodukts bestimmt.
Obwohl es das Material schon seit über 90 Jahren gibt, hat NatureWorks erst vor relativ kurzer Zeit damit begonnen, es in großem Umfang zu verwenden.
Reflektierender Beton
In den Bereichen, in denen Sicherheit und Mode wichtig sind, werden meist Gegenstände mit Oberflächen verwendet, die einfallendes Licht reflektieren.
Es gibt einen Trend zur Verwendung solcher Materialien im Schuhdesign. Und in jüngster Zeit haben sie auch die Aufmerksamkeit der Kunst auf sich gezogen.
Beton mit lichtreflektierenden Eigenschaften ist unter dem Markennamen BlingCrete bekannt. Er dient zur Kennzeichnung von Gefahrenstellen (Bordsteinkanten, Stufen, Bahnsteigkanten).
Man kann sich seine Verwendung für die Installation von Elementen von Systemen vorstellen, die sehbehinderten Menschen helfen, sich im Dunkeln zu orientieren.
Luminoso bedeutet Licht
Wenn man ein Glasfasergewebe zwischen dünne Holzbretter klemmt und die Puffpaste zusammenpresst, erhält man ein Möbelstück namens Luminoso…
Die Marke ist seit 2008 in Produktion. Seine Oberfläche ist hermetisch versiegelt. Der Grad der Lichtdurchlässigkeit hängt von der Wahl der Holzart, der Art des Glasgewebes und der Größe der Lücken zwischen den Schichten ab. Dieses Material wird für hinterleuchtete Tafeln und andere Anwendungen verwendet.
Aufgrund ihrer besonderen Beschaffenheit müssen die Innenräume und Messestände, in denen sie eingesetzt werden, makellos sein, um den Gesamteindruck nicht zu beeinträchtigen. Übrigens, es ist möglich, Filme auf einen Luminoso-Flachbildschirm zu projizieren.
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Interessante Innengestaltung: Verwendung von Drähten in Ihren Entwürfen
Können Sie einige Beispiele für innovative Materialien in Design und Architektur nennen und wie sie die Branche beeinflusst haben?
Welche innovativen Materialien wurden in dem Interview erwähnt und wie könnten sie das Design und die Architektur beeinflussen?
In dem Interview wurden innovative Materialien wie Carbonbeton, aerogel und selbstheilender Beton erwähnt. Diese Materialien könnten das Design und die Architektur auf vielfältige Weise beeinflussen. Carbonbeton ist zum Beispiel leichter und stabiler als herkömmlicher Beton, was es ermöglicht, filigranere und dennoch widerstandsfähigere Strukturen zu bauen. Aerogel ist ein extrem leichtes und isolierendes Material, das für energiesparende Gebäudehüllen verwendet werden kann. Selbstheilender Beton kann Risse und Schäden reparieren, was die Wartungskosten von Gebäuden senken könnte. Insgesamt könnten diese innovativen Materialien dazu beitragen, nachhaltigere und effizientere Gebäude zu gestalten.