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Überblick aktueller Forschungen und Anwendungsbeispiele

Intelligente Materialien im Wohnraum

Was sind eigentlich diese ‚Smart Materials‘, und was können sie für die Innenarchitektur leisten? Materialexperte Sascha Peters gibt einen praxisbezogenen Überblick aktueller Neuheiten.

Glaubt man den Aussagen der Materialexperten, werden wir in den nächsten Jahren einen Wandel von Konstruktionen mit hoher Komplexität hin zu solchen von struktureller Einfachheit beobachten können. Spezielle Funktionen werden vom Material übernommen, die Intelligenz ist in den Werkstoff integriert. Reagieren Werkstoffe und Oberflächen auf äußere Einflüsse wie Feuchtigkeit, Licht, ein magnetisches Feld oder Luftdruck, indem sie ihre ihre Eigenschaften oder ihre Form verändern, spricht man von sogenannten Smart Materials, Intelligenten Werkstoffen. Lassen sich die Einflüsse zusätzlich digital ansteuern, sind sie für Smart Homes relevant.

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‚Inflatable Wood‘ von Arca verformt sich unter Luftdruck und lässt sich, zum Beispiel abgestimmt auf Musik, gezielt ansteuern.
Foto: Arca, Bussy-Saint-Georges/Frankreich

Aufblasbare Holzstrukturen

Ein sehr anschauliches Beispiel für den Innenausbau kommt von Arca aus Frankreich und ist unter den Bezeichnungen ‚Air Wood‘ beziehungsweise ‚Inflatable Wood‘ nach einer Entwicklungszeit von zehn Jahren am Markt erschienen. Gemeint sind Paneele aus einem geschlossenen Träger mit variabler Dicke, einer elastischen Membran und einer oberen Lage aus geritztem und geschnittenem Leder, Holz- oder Korkfurnier, das sich unter Einfluss von Druckluft dreidimensional aus der Fläche verformt.

Die Luft kann entweder aus einer Handpumpe oder einem pneumatischen System kommen. Wenn letzteres digital angesteuert wird, lassen sich Strukturen zum Beispiel durch Musik oder Sprache erzeugen. Der Hersteller gibt eine Maximalgröße der Paneele von 2 x 1 m an.

‚Vaneo Active Wall‘ reagiert auf Luftfeuchtigkeit, indem sie ihre Form ändert.

Holzfurnier reagiert auf Feuchtigkeit

Die Designer Jann Jon Fadri und Florin Stettler aus Basel möchten mit ihrer ‚Vaneo Active Wall‘ Holzfassaden und Holzoberflächen in Sauna und Schwimmbad auf Feuchteeinflüsse reagieren lassen. Dazu machen sie sich die hygroskopischen Eigenschaften von dünnen Holzlagen zunutze. Bei Änderung der Luftfeuchtigkeit verformt sie sich selbsttätig, es entstehen Öffnungen in der architektonischen Haut.

Der Effekt geht darauf zurück, dass Zellulosefasern bei Anstieg der relativen Luftfeuchtigkeit Wassermoleküle in der Faserstruktur binden. Dabei kommt es zu einer Volumenänderung, die bei vielen Holzarten in der Wachstumsrichtung der Faser höher ausfällt als quer dazu. Werden in dünnen Holzlagen die Fasern bewusst orientiert und die Schichten fest miteinander verbunden, entstehen bei unterschiedlichen Ausdehnungsrichtungen der Fasern Spannungen, die den Effekt des Tellerns hervorrufen können.

Indem Forscher die Zellfasern des Holzwerkstoffs ‚4D Multi Mats‘ ausrichteten, gelang es ihnen, bei Feuchtigkeit eine bestimmte Formänderung hervorzurufen.

Gedruckte Holzfassade

Einem Forscherteam der Universität Stuttgart ist es mit einem ähnlichen Ansatz gelungen, eine formveränderliche architektonische Struktur durch 3D-Druck eines Holzfilaments umzusetzen, das die hygroskopischen Eigenschaften von Holz durch Ausrichten der Zellulosefasern beim 3D-Drucken nachahmt. Die Drucktechnologie wurde in der Zwischenzeit so weit entwickelt, dass die additiv erzeugten ‚4DmultiMATS‚ auf Schwankungen der Luftfeuchtigkeit reagieren. Vision des Forscherteams ist es, Fassadenelemente aus Holz zu drucken, die bei Sonnenschein geöffnet sind und sich bei Regen selbsttätig verschließen.

Per App lassen sich Variowell-Matratzen auf den Schlafrhythmus ihres Besitzers anpassen.

Besser schlafen

Dass sich auch Schaumstoffe gezielt und individuell in ihrer Härte einstellen lassen, um den Schlaf und vor allem das Aufwachen positiv zu beeinflussen, zeigt das Unternehmen Variowell mit dynamischen Schäumen. Diese können unter Beeinflussung der thermodynamischen Eigenschaften in ihrer Festigkeit verändert werden. Dabei sind die Schaumstoffelemente direkt in die Matratze integriert und Bestandteil des Schlafsystems. Eine elektronische Niedervolt-Steuerung kann mit einer App bedient werden, um die Matratze auf die persönlichen Belange abzustimmen. Ein weiches Liegegefühl hilft beispielsweise beim Einschlafen und Aufwachen, während eine feste Unterlage Tiefschlafphasen unterstützt.

Egal also, ob im Schwimmbad oder im Schlafzimmer: Intelligente Materialien bieten sowohl gestalterisches als auch funktionales Potenzial. Man darf gespannt sein, welche Raffinessen zuerst in unser Leben einziehen.


Dr. Sascha Peters

Autor

ist Geschäftsführer der Zukunftsagentur Haute Innovation in Berlin. Mit seiner Expertise als Innovationsberater, Autor und Produktentwickler zählt er zu den renommierten Material- und Technologieexperten in Europa.

Spannende Werkstoffanwendungen in der Innenarchitektur finden Sie hier »


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