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PARTICULATION Philip Knauf Klasse für Digitales Entwerfen

HYPOTHESE

Das räumliche Lichtbild des Tyndall-Effekts unterliegt stetigem Wandel, und ist doch auf wenige formgebende Komponenten zurückzuführen. In digitale Parameter übersetzt, generieren diese eine Interpretation der Partikelwolke.

„Particulation“ beschäftigt sich zunächst mit der Simulation eines TyndallEffekts, ausgehend von einem Leitbild (siehe rechts), begreift diesen jedoch im weiteren als dynamisches Gebilde eines stetigen Wandels. Die Betrachtung von einer Momentaufnahme auf einen Beobachtungszeitraum, und somit auf eine Serie der Entwicklung anzupassen, eröffnet in der Analyse der Systematik neue Ansätze und Erkenntnisse.

In den Fokus rückt statt dem Gefüge als Ganzes die Unmenge an seperaten Teilchen die durch ihre individuellen Verhaltensweisen die Wolke, ein räumliches Kollektiv erzeugen, welches sie unentwegt neu verändern, neu definieren, neu formen. „Particulation“, die Artikulation der Partikel, interpretiert dieses Kollektiv und die Auswirkung des Habitus seiner Bestandteile auf den Licht-/Wirkungskomplex.

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2


Landschaft und Raum sind mit Struktur versehene Mengen. Landschaft und Raum sind Vermittler von Konzentrationen und Gefügen innerhalb eines dimensionalen Intervals. Landschaft entsteht in der Philosophie ausschließlich durch Subjektivität, durch die sich diese als Gegend einer aesthetischen Ganzheit reflektiert. Begreift man sie als geo-

grafisches Medium, bezeichnet sie ein Gebiet, welches sich durch erfassbare Merkmale von anderen Gebieten abgrenzt. Sie ist somit zugleich souverän in ihrer Artikulation, und ebenso als Wahrnehmung existentiell abhängig von eben dem, was sie nicht ist ihrem divergenten Umfeld.

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Tyndall Effekt

2

1 3

Anzahl der Partikel

4

5

Größe der Partikel 1

Dimensionen des Betrachtungsvolumens 4

formgebende Komponenten

Eine hohe Konzentration submikroskopischer Schwebeteilchen bewirkt durch die MieStreuung einer Lichtquelle dass Strahlenbündel seitlich ausgestreut werden. Durch die Dichte der Partikel entsteht somit ein räumlich wahrzunehmendes Leuchten. Voraussetzung und formgebende Komponenten für den Effekt sind somit die Anzahl von Partikeln innerhalb eines Betrachtungsvolumens, die Größe des Betrachtungsvolumens, und die Größe der einzelnen Partikel selbst. Je größer die Partikel und je höher deren Anzahl, desto effektiver ist der Eindruck von Dichte, je kleiner das Betrachtungsvolumen ist.


Die physikalische Erläuterung bezieht sich auf eine temporäre Betrachtungsweise. Eine zeitrelative Analyse erweitert die Parameter. Transkription Die physikalische Erläuterung beleuchtet nur einen momentanen, temporären Zustand, und erklärt den Tyndall-Leuchteffekt als statisches System. Betrachten wir allerdings die Voraussetzungen unter deren Begebenheit der Effekt überhaupt erst zustande kommt, so lässt sich feststellen dass dem Wesen der dynamischen, leuchtenden Partikelwolke ausschließlich eine dynamische, zeitabhängige Analyse gerecht werden kann. Die Fotoserie „Staub bei Ostra“ zeigt die Evolution der Staubwolke und ist Anlass den Parameter der Zeit, unterteilt in fünf Phasen, zur Analyse hinzuzufügen.

Phase I Staub wirbelt in Bodennähe auf. Die extreme Dichte erzeugt ein maximal intensives Streulicht mit sehr hoher Partikelbewegung. Phase II Die Wolke steigt und beginnt sich mit Luft zu verdünnen. Phase III Mit zunehmender Höhe schwindet die Partikelgeschwindigkeit, ebenso die Dichte, somit der Effekt. Phase IV Deutliche Abnahme der Leuchtintensität, jedoch noch immer helles großflächiges Erscheinungsbild Phase V Langsame Partikel verstreuen durch Luft und lösen das Gefüge

Zeitintervall

Zeitintervalle eröffnen eine Beobachtung im Verhaltenswechsel der einzelnen Bestandteile. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Partikel nimmt stetig ab und steht im Verhältnis zur nicht realen, aber visuell wahrnehmbaren Dichte der Wolke. Die Partikel-Größe ist konstant und trägt somit nicht zur Visualisierung einer schwindenden Dichte bei. Setzen wir diese aber als Indikator ein für die PartikelGeschwindigkeit, ergibt sich ein Mehrwert in Effekt und Information. Das Prinzip entspricht: Prinzip: Je höher die Geschwindigkeit eines Partikels, desto größer dessen Durchmesser.

1

Relative Geschwindigkeit 1

1

I

II

III

IV

V 57


Grasshopper Definition

Fundament

Basis-Geometrie f체r den Aufbau 6

Population

Random-Points innerhalb 5 Domains der Basisfl채chen

Querschnitte

Graphisch manipulierbare Kreis-Querschnitte


Querschnitte

Graphisch manipulierbare Kreis-Querschnitte

Form

Random Loft-Variationen der Querschnitte

[Produktionszyklus]

2D Reduktion auf xLayer mit xMaterialst채rke 7


Digitale Tektonik

.01

Der Ursprung ist ein einzelner Punkt der Grasshopper in Rhino vorgegeben wird, alle weiteren Schritte finden ausschließlich über das Plug-In statt. Verschieben des Punktes auf X-Vektor, Verknüpfung beider zu einer Linie (Breite des Betrachtungsfeldes)

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.02

Extrusion der Linie auf Z-Vektor, Bildung der Basisfläche (Analysephase I) (Höhe des Betrachtungsfeldes)

.03

Duplikation und periodische Reihung der Fläche, (Flächen der Analysephasen I - V)

.04

Zweidimensionale Bevölkerung der Flächen an Random Positionen mit einer bestimmten Anzahl von Punkten (Anzahl der zu betrachtenden Partikel). Das Zufallsprinzip wird für jede Analysephase spezifisch eingegrenzt durch eine Domain-Limitierung des zweidimensionalen Raumes. Horizontal sowie Vertikal stellen ein Minimal- und Maximalwert den prozentualen Grenzbereich dar.


.05

Ausbildung von Kreisen um die Punkte als lokale Querschnittskurven. Jede Phase ist in ihrem Radius spezifisch ansteuerbar und zusätzlich über den Graphmapper grafisch manipulierbar, um die lokale Bewegungsgeschwindigkeit in adäquater Relation zu visualisieren.

.06

Die Kreisgruppen pro Analysephase werden als Branches in einen Zufallsgenerator eingeführt und über die Flipmatrix die mathematischen Reihen mit Spalten vertauscht. Das Loften ist im Gesamtgefüge, sowie an jeder der fünf Phasen einzeln manipulierbar.

.07

Umsetzung in Layermodell. Der Produktionszyklus beginnt mit der Duplikation und periodischen Reihung des Rechtecks der Ausgangsfläche aus Schritt .02 (Der Abstand entspricht der Materialstärke plus dem Zwischenraum, i.d.F. 6mm)

.08

Querschnitt des Körpers durch die Flächen aus Schritt .07 Die resultierenden Querschnittsgruppen werden planar ausgerichtet und an den Lasercutter übertragen.

Entstehung des Formkörpers (positiv).

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Die graphische Manipulationskomponente ermöglicht die Übertragung wissenschaftlicher Messkurven

V

IV

III

II

I I

II

III

IV

V

I

II

III

IV

V

I

II

III

IV

v [m/s]

Die Kreisgruppierungen der fünf Branches einzeln manuell mit Radien zu versehen ist zwar machbar, bringt diese aber in keinen direkten Zusammenhang ihrer numerischen Werte und wird zunehmend ineffizient bei Systemen mit größerer Anzahl an Phasen. Hier besteht ein Potential die Möglichkeiten von Grasshopper auszureizen. Der Graphmapper lässt sich dazu nutzen Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme einzubinden und die Radien in adäquate Relation und Abhängigkeit zu bringen. Die Hypothese wird so grafisch anpassungsfähig auf das Bewegungsverhalten der Partikel unter abweichenden Randbedingungen (z.B. Feuchtigkeit) oder dessen anderer Stoffe (Wasser, Schneekristalle)

t [s]

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V


V Min V Max H Min H Max

0 0.1 0.4 0.6

V Min V Max H Min H Max

V Min V Max H Min H Max

V Min V Max H Min H Max

V Min V Max H Min H Max 12

0 0.3 0.3 0.7

0.3 0.7 0.2 0.8

0.3 0.9 0.1 0.9

0.2 1.0 0.1 0.9


Populate2D Evolution. Die Domain-Parametrisierung der f端nf Analysephasen bildet die Struktur durch deren Querschnitte sich die Form artikuliert.

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Positivform

Negativform

Die Geometrie der resultierenden Form macht die Herstellung als Lichtobjekt zur Herausforderung.

Ein negatives Abbild löst die Frage der Fixierung, verlangt aber nach transparentem Material.

Rapid-Prototyping und Sinterverfahren liefern ein detailgetreues Modell, sind aber nur äußerlich beleuchtbar. Ein CNC-Fräsverfahren kann die vielen Zwischen- und Hohlräume nicht bewerkstelligen. Schichtung der Querschnitte durch Lasercut nähert sich zwar der Form, stellt aber sowohl die Frage der Fixierung als auch der Beleuchtung von innen. 14

Rapid-Prototyping Sinterverfahren CNC-Fräse

LAYER PRINZIP Lasercut

Glas mangelt es an Fluidität um die Form zu erfassen. Ein Abguss aus Kunststoff/Harz bedarf ebenfalls eines Positivmodells dessen vollständige Entfernung nicht gewährleistet ist. Das Lichtsammelnde Acryl „LISA“ nimmt Licht an den Stirnseiten auf und strahlt es an Schnittkanten ab. Der selbstleuchtende Effekt der Layer-Negativform lässt sich durch LEDs intensivieren.


Materialisierung und Illumination. Digitale Entwurfsprozesse schlussfolgern in digitalen Produktionsmethoden. Makro-Fotografie des Negativmodells Lichtsammelndes Acryl 3mm

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Anwendung der Hypothese auf verwandte Systeme: Schneewolke. Das Zeit-Geschwindigkeitsdiagramm entspricht einer invertierten Sinuskurve

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„Staub bei Ostra“ Fotografische Serie Italien, 2010

PARTICULATION  

Staatliche Akademie der Bildenden Künste Lehrstuhl für Digitales Entwerfen Winter 2011

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