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Informierte Architektur

Parametrisches Planen ist eine Entwurfsmethode, bei der die Ergebnisse des prozesshaften Entwickelns für den Entwerfenden in Echtzeit dargestellt werden. Marco Hemmerling, Professor für Digitales Entwerfen an der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur, bringt das Wesentliche dieser prozessorientierten Verfahren auf den Punkt: Entwerfer und Entwurf stehen in direktem Dialog, und: Der Architekt entwickelt sein Werkzeug selbst. So hat sich der Computer vom reinen Zeicheninstrument zu einem Entwurfsmedium mit eigenen Anforderungen und Qualitäten entwickelt.

Marco Hemmerling ist seit 2007 Professor für Digitales Entwerfen an der Detmolder Schule für Architektur und Innenarchitektur und Mitglied der Forschungsschwerpunkte ConstructionLab und PerceptionLab an der Hochschule Ostwestfalen-Lippe. Er ist Initiator und Leiter des 2012 eingeführten internationalen Masterstudiengangs Computational Design and Construction (www.m-cdc.de), der computerbasierte Entwurfs- und Fertigungsmethoden in einer ganzheitlichen Betrachtung vermittelt. Nach dem Architekturstudium an der Bauhaus- Universität in Weimar und dem Polytechnikum in Mailand arbeitete Marco Hemmerling mehrere Jahre als Architekt in Deutschland und den Niederlanden, unter anderem bei UNStudio, wo er mitverantwortlich für Entwurf und Realisierung des Mercedes-Benz Museums in Stuttgart zeichnete. Seit 2006 betreibt er das Studio for Spatial Design in Köln, das sich mit dem Einsatz und Einfluss digitaler Technologien in Architektur und Design auseinandersetzt.

Neue Technologien bewirken, unabhängig von ihren Inhalten, eine Veränderung der Wahrnehmung und des Denkens. Sie stellen neue Realitäten her. Oder wie es der kanadische Medientheoretiker Marshall McLuhan formulierte: „Wir formen unser Werkzeug, und danach formt das Werkzeug uns.” Für McLuhan wirkt die Entwicklung der Medientechnologien demnach als Triebfeder für sozialen Wandel. Digitale Inhalte beeinflussen die Räume, in denen wir leben, die Objekte, die uns umgeben, die Bilder, die wir sehen, und die Geräusche, die wir hören. Sie formen darüber eine erweiterte Erkenntnis und Empfindung unserer Realität. Diese Entwicklung hat nicht nur einen radikalen Wandel unserer Umwelt zur Folge, sondern erzeugt vor allem einen Gestaltungs- und Handlungsraum. Der Einsatz digitaler Werkzeuge hat nicht nur die Arbeitsweise von Architekten maßgeblich verändert, sondern auch die formale Gestaltung und die daraus resultierende Erscheinung und Wahrnehmung von Räumen und Objekten. Mithilfe heutiger Planungssoftware lassen sich Entwürfe generieren, wie sie technisch und formal vorher kaum möglich waren. Dabei löst die Computertechnologie diese in starkem Maße von den herkömmlichen Produktionsbedingungen. Sowohl im Entwurfs- als auch im Fertigungsprozess verschieben sich die Abhängigkeiten von analogen zu digitalen Operationen.

Der Einfluss digitaler Medien auf die Architektur lässt sich aus zwei Evolutionssträngen ableiten. Auf der einen Seite unterstützen digitale Werkzeuge die Entstehung räumlicher Konzepte. Durch die umfassende dreidimensionale Darstellung von Gestaltungskonzepten mittels digitaler Simulationen und der direkten Interaktion mit dem virtuellen Modell im Entwurfsprozess wird die Wahrnehmung von räumlichen und funktionalen Zusammenhängen wesentlich erweitert. So dienen computergenerierte Modelle einer frühen und ganzheitlichen Betrachtung, Bewertung und Vermittlung von architektonischen Konzepten. Von der ersten digitalen Skizze, über die Visualisierung bis zu den Methoden des Building Information Modeling (BIM) bildet der Computer mittlerweile den kompletten Entwurfs- und Planungsprozess ab. Auf der anderen Seite hat gerade in den vergangenen Jahren eine sichtbare Zunahme von computergestützten Bau- und Produktionsprozessen über CNC-Schnittstellen und Rapid Manufacturing Technologien eingesetzt. Digital erzeugte und maschinell gefertigte Bauteile erweitern das konstruktive Spektrum und beziehen die Randbedingungen, die sich über die Materialwahl und die Fertigungslogik ergeben, in den Entwurfsprozess ein. Da der Arbeitsvorgang bei diesen Fertigungsverfahren vollständig automatisiert ist, bleibt der Herstellungspreis prinzipiell gleich. Auf diese Weise ergeben sich in der Architekturproduktion neue gestalterische Freiheiten, da die kostenrelevante Abhängigkeit vom Standardprodukt weitestgehend aufgehoben ist. Die Herstellung von individuellen Produkten, unter Verwendung neuer Produktionsmethoden, ermöglicht eine entwurfs- und kundenspezifische Fertigung, wie sie sich in vielen Produktionsbereichen bereits durchgesetzt hat.

Digitales Entwerfen
Das Potenzial des digitalen Entwerfens basiert nicht auf der Simulation von vormals analogen Operationen, sondern auf der Nutzbarmachung rechnerimmanenter Prozesse zur Erfassung, Verknüpfung, Verarbeitung und Auswertung komplexer Wechselbeziehungen. Hier liegt ein wesentlicher Unterschied zur klassischen CAD-Anwendung, die zwar den Zeichenprozess unterstützt, aber keine neue Qualität der Entwurfsmethodik an sich darstellt. Digitale Werkzeuge unterstützen es hingegen durchaus, neue Wege zu gehen und räumliche Konzepte unter dem Einfluss von unterschiedlichen Parametern prozesshaft zu entwickeln. Da die Ergebnisse in Echtzeit dargestellt werden, entsteht ein direkter Dialog zwischen Entwerfer und Entwurf. Die Ausgangsgeometrie wird dabei mit Algorithmen, also mathematischen Handlungsanweisungen, versehen, die es erlauben, vielfältig Einfluss auf die Formentwicklung zu nehmen. Viele Softwareapplikationen bieten heute die Möglichkeit eigene Anwendungen zu programmieren, worüber sich individuell die Randbedingungen für die Entwurfserzeugung definieren lassen. Oder anders formuliert: Architekten entwickeln ihre Werkzeuge selbst. Diese prozessorientierten Verfahren erlauben innerhalb der Entwurfsentwicklung die maßstabsübergreifende Manipulation der Gesamtstruktur, ohne dass die Verknüpfungen der einzelnen Teilelemente untereinander verloren gehen. Die Entwurfstätigkeit wird bei diesem Prozess in hohem Maße von der Informationstechnologie unterstützt. Solche parametrischen Modelle befördern eine neue Entwurfsmethodik, die sowohl architekturspezifische als auch informationstechnologische Kenntnisse voraussetzt. Mithilfe dieser Methoden lassen sich anpassungsfähige Strukturen erzeugen, die auf äußere Einflüsse wie Sonneneinstrahlung und Windbelastung oder innere Einflüsse wie Nutzerverhalten und Funktionsabläufe reagieren. Durch die jeweilige Art der Verknüpfung und die Priorisierung einzelner Parameter entsteht die architektonische Gestalt. Das Entwerfen verschiebt sich von einem formalgrafischen Prozess zu einem strategisch-generativen Prozess. Der Gestalter entwirft vielmehr ein System als ein konkretes Ergebnis. Ein Vorteil dieser Herangehensweise liegt neben der Sichtbarmachung von Abhängigkeiten im Entwurf – in der Flexibilität, jederzeit auf die Programmierung Einfluss zu nehmen und somit zeitnah unterschiedliche Konzepte oder Varianten einer Entwurfslösung entwickeln und bewerten zu können. Die räumliche Komplexität wird dadurch zugänglich und steuerbar für den Entwerfer.

Digitale Nachhaltigkeit
Ein wesentlicher Vorteil in der Verwendung computergestützter Methoden liegt in den vielfältigen Möglichkeiten, die einzelnen Prozesse strategisch miteinander zu verknüpfen, Synergien zu nutzen und Probleme frühzeitig zu erkennen und Strategien für deren Lösung zu entwickeln. Grundlage solcher prozessorientierter Ansätze ist die Entwicklung eines konsistenten und anpassungsfähigen Entwurfsmodells, das im fortschreitenden Planungsprozess gestalterisch weiterentwickelt und durch zusätzliche Informationen sukzessive ergänzt und erweitert wird. Im Ergebnis entsteht eine integrative Architektur aus der Wechselwirkung unterschiedlicher Einflussgrößen wie z.B. Raumwirkung, Materialeffizienz, Konstruktions- und Produktionsbedingungen sowie Nutzerverhalten, Nachhaltigkeitskriterien und Kostenrahmen.

Architectura – ex machina
Das digitale Entwerfen erzeugt eine direkte Verbindung zwischen dem Denkbaren und dem Baubaren. In diesem Sinne hat sich der Computer von einem reinen Zeichenwerkzeug, das lediglich traditionelle Instrumente simuliert, zu einem integrativen Entwurfsmedium mit eigenen Qualitäten und Anforderungen entwickelt. Der Computer ist sicherlich das umfassendste und dynamischste Medium, das dem Gestalter je für seine Arbeit zur Verfügung stand. Zur Ausgestaltung dieses Potenzials bedarf es jedoch der Fähigkeit, den Computer als interaktives Instrument einzusetzen und seine künstliche Intelligenz als kreative Erweiterung zu begreifen. Wir sind aufgefordert, diese Rolle in unserer Informationsgesellschaft auszufüllen und durch die Befähigung im Umgang mit digitalen Medien die Räume der Zukunft im Sinne einer nachhaltigen Architektur zu schaffen.