Egal ob Hochhäuser, Autos oder Kaffeemaschinen: In Architektur und Design werden heute oft komplizierte, gekrümmte Formen verwendet. Doch nicht jede Form ist auch praktikabel. Speziell dann, wenn man in der Architektur gewagte Freiformen aus möglichst einfachen Bauteilen zusammensetzen möchte, muss man schon bei der Planung mathematisch komplizierte Aufgaben bewältigen.

An der TU Wien wird schon seit längerer Zeit an solchen Problemen gearbeitet. Nun schließen sich Forschungsteams aus den Fachbereichen Mathematik, Informatik und Architektur zusammen, um gemeinsam ein „Center for Geometry and Computational Design“ zu gründen. Offiziell gestartet wird das neue Zentrum bei einem ganztägigen Symposium am 14. November ab 9:30 im Kuppelsaal der TU Wien.

Kompliziert, aber machbar
Mathematik kann ganz neue Möglichkeiten für Architektur und Design hervorbringen und den Spielraum für kreatives Planen erweitern. „In der diskreten Differentialgeometrie werden Kurven und Flächen diskretisiert, also in bestimmte Teilabschnitte zerlegt“, erklärt Prof. Helmut Pottmann, der Sprecher des neuen Forschungszentrums. Diese Zerlegungen können so gewählt werden, dass sie ganz bestimmte Anforderungen erfüllen: Vielleicht möchte man eine geschwungene Form möglichst gut durch ebene Vierecke annähern, oder man sucht nach einer baustatisch optimalen Lösung, die ohne zusätzliche aufwändige Stützkonstruktionen auskommt.

Zuerst die Form festzulegen und dann erst zu überlegen, wie man die nötigen Nebenbedingungen erfüllen kann, ist oft sehr schwer. Viel besser ist es, wenn man die notwendigen Anforderungen mathematisch gleich in den Planungsprozess mit einbaut.

So kann man mit Hilfe von Methoden aus der diskreten Differentialgeometrie Computerprogramme für die Planung von Freiformen entwickeln, die von Anfang an alle nötigen Bedingungen erfüllen. Man verändert die Form, zieht sie am Computer zurecht, und das Programm passt sie sofort so an, dass immer eine sinnvolle, praktisch umsetzbare Fläche entsteht.

So wie die Mathematik der Architektur neue Möglichkeiten öffnen kann, bringen Fragestellungen aus der Architektur auch neue Mathematik hervor. Auch eher theoretische Forschung, die sich dann nicht so unmittelbar auf architektonische Probleme anwenden lässt, erhält durch diese Zusammenarbeit wertvolle neue Impulse.

Auch für die Computergraphik spielt diskrete Differentialgeometrie eine wichtige Rolle, schließlich bestehen auch die Objekte in aufwändig designten Computerwelten aus einfachen diskreten Stücken. Die Methoden der Informatik werden auch genutzt, um bestehende Architektur zu analysieren, zu visualisieren und 3D-Modelle maschinell herzustellen.

Erfolgreiche Erfahrungen aus der Vergangenheit
Die Zusammenarbeit von Design und Geometrie hat an der TU Wien Tradition: Als Spin-off der TU Wien entstand bereits die Firma evolute, die Consulting für anspruchsvolle Architektur macht und selbst Software für Freiform-Planung entwickelt. Auf diesem Weg möchte man nun weiter vorankommen. Neue Computer-Werkzeuge sollen es ermöglichen, Ästhetik, Funktion und Produktion gleichzeitig im Auge zu behalten. Expertise in Geometrie, Computergraphik und Computer-Architektur soll gebündelt werden.

„Viele unserer Arbeiten in der Geometrie werden durch ganz konkrete technologische Fragestellungen inspiriert. Gemeinsam wollen wir unsere Theorien in neue Werkzeuge für computergestütztes Design und Produktion umsetzen“, sagt Helmut Pottmann.

Eröffnung am 14. November
Bei der Eröffnung des TU-Forschungszentrums am 14. November werden prominente Vortragende aus Wissenschaft und Wirtschaft über Mathematik, computergestütztes Design und Architektur sprechen. Das Center for Geometry and Computational Design verknüpft nicht nur TU-Forschungsgruppen untereinander, es soll sich auch als internationaler Fokuspunkt dieser aufstrebenden Forschungsrichtung etablieren und interdisziplinäre Netze knüpfen.

Eröffnung: 14. November 2014, ab 9:30, Kuppelsaal, TU Wien
Vorträge bis 18:15

Nähere Information:
Prof. Helmut Pottmann
Institut für Diskrete Mathematik und Geometrie
Technische Universität Wien
Wiedner Hauptstraße 8-10, 1040 Wien
T: +43-1-58801-10440
<link>helmut.pottmann@tuwien.ac.at