Für die Tailored Fibre Placement (TFP)-Technologie des IPF Dresden e.V. für beanspruchungsgerechten Ultraleichtbau wurde ein Demonstrator zur Darstellung und Ausreizung der Technologie entworfen. Bei dem Verfahren wird Fasermaterial in Beanspruchungsrichtung mit einer Stickmaschine auf ein Textil abgelegt. Anschließend wird diese Preform in einem Werkzeug mit Matrixmaterial infiltriert.

 

Die Gestaltungsgrundlage lieferte der Vorschlag von der Fakultät Gestaltung einen Dreibeinhocker zu entwickeln. Neben seiner Eignung die Technologien zu erklären, sollten an ihm auch Lösungsmöglichkeiten
für noch existierende Verfahrensprobleme bei der Berechnung komplex gekrümmter Flächen und deren
Abwicklung auf 2D-Stickmuster untersucht werden.

 

Zunächst wurde ein grober Designvorschlag mit einer geschlossenen, mehrfach gekrümmten Oberfläche erarbeitet. Aus dieser Vorgabe erstellten Partner am IPF ein dreidimensionales Netz und führten eine Topo-
logieoptimierung zur möglichen Materialersparnis in Bezug auf gleichbleibende Steifigkeit durch. Für das
Design wurde aus diesem Prozess bei fortschreitender Optimierung ein Stadium mit hoher ästhetischer
Qualität ausgewählt. Ausgehend von Orientierungspunkten dieses Stadiums wurde anschließend mittels klassischer Designarbeit über Skizzen, CAD und Modellbau ein fertiger Entwurf für ein Dreibein mit den gewünschten topologischen Eigenschaften gestaltet.

 

Nach der Abwicklung des Entwurfs in die Fläche, wurde für die Endlosfaserablage zur Herstellung der Preform mittels einer 2D-Vektorgrafik ein vollständiges Stickmuster erstellt. Durch numerische Berechnungen wurden
die Pfadverläufe und Stichverteilungen für das spätere Sticken optimiert und die nötigen Dicken der Rovings entlang der Vektoren berechnet.

 

Der Designprozess bewirkte für die Technologie das Erreichen einer neuen Stufe der Dreidimensionalitität.
Eine mehrfach gekrümmte Fläche wurde aus nur einer Preform hergestellt. Die Entwicklungs- und
Fertigungszeit für neue Bauteile wurde dadurch extrem verkürzt. Da noch keine kulturelle Konditionierung
für einen Hocker dieser Materialität und äußerst sparsamen Form existiert, ist die natürliche Reaktion
des Publikums Unsicherheit, bezogen auf die Tragfähigkeit. Genau dann wirkt das Objekt als emotionaler
und technologischer Demonstrator. Bei einer Masse von nur 650 g trägt der Hocker mehr als das 220-fache
seines eigenen Gewichts. Selbst Personen von 150 kg Körpergewicht können sich problemlos setzen
und empfinden dies aufgrund der fühlbaren Stabilität dann auch als sicher.