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Stereotomy: die Einzelelemente für Natursteinbögen so gestalten, dass die Quader ineinander greifen

University of Sydney, Simon Weir: Stereotomie.

An der Universität Sydney werden neuartige Anschlüsse entwickelt / Arbeiten, von denen man am Ende nichts mehr sieht, soll der Roboter übernehmen

Bei Luxusautos sind die Dinge, mit denen der Fahrer direkt in Berührung kommt, in Handarbeit gefertigt. Hingegen das Chassis wird im Regelfall von Robotern am Band gefertigt. Wenn man nun solch eine Karosse aus der Sicht der beteiligten Handwerker betrachtet, muss man ein Loblied auf den Roboter singen: er erledigt die Arbeiten, von denen man am Ende nichts mehr sieht – so haben die Menschen die Zeit das zu machen, an dem sich ihr Können zeigt und das sie deshalb wohl auch gerne tun.

Wir haben diese interessante Betrachtungsweise in einem wissenschaftlichen Beitrag der Universität Sydney in Australien gelesen. Dort beschäftigt sich an der School of Architecture, Design and Planning Dr. Simon Weir mit Stereotomie, und in jener Veröffentlichung geht es darum, für Bögen aus Naturstein bessere Verbindungen zu entwickeln und diese vom Roboter herstellen zu lassen.

Apropos Stereotomie: Sie beschreibt die uralten Bauprinzipien mit Naturstein. Ein Beispiel sind die uralten Brücken aus lauter einzelnen Quadern: wenn zuletzt der Schlussstein eingesetzt ist, hält das Gewicht der Einzelteile ohne Mörtel die ganze Konstruktion zusammen.

Solche Bögen kann man auch zu Gewölben kombinieren … und am Ende kommt man dann bei den Kathedralen heraus.

Allerdings steckt auch hier der Teufel im Detail. Denn die Anschlüsse, wo die einzelnen Quader aneinanderstoßen, müssen sehr exakt gearbeitet sein. Sonst gibt es Zwischenräume, in denen die Kräfte nicht übertragen werden.

University of Sydney, Simon Weir: Stereotomie.

Da ist einiges zu rechnen und muss sehr genau gearbeitet werden. Von diesem Aufwand sieht man aber nichts.

Simon Weir hat nun spielerisch mit so genannten Regelflächen gearbeitet und ist auf die Idee gekommen, an den Anschlüssen die Steine miteinander zu verzahnen, statt sie einfach nur flach aneinanderzusetzen. Vorbild ist ein Patent über Steinverbünde aus den 1970ern.

Herausgekommen sind bei Simon Weirs Forschungen Wellenberge und -täler.

CNC-Maschinen mit einem Roboterarm sind das ideale Werkzeug, um solche Verzahnungen herzustellen. Denn erstens ist es praktisch unmöglich, die Wellen von Hand herauszuarbeiten, weil man größte Genauigkeit braucht, damit später im Bogen die Kräfte wirklich komplett übertragen werden.

University of Sydney, Simon Weir: Stereotomie.

Zweitens ist nach dem Zusammenstecken von Berg und Tal nichts von dem Wunderwerk mehr zu sehen – lediglich läuft an der Außenseite eine wellenförmige Naht rund um den Anschluss.

Durch Berechnungen kann man den Verlauf der Kräfte ermitteln, und daraus Rückschlüsse etwa auf die Breite und Höhe der Wellenberge bei einer bestimmten Natursteinsorte ziehen.

Für das Ausschneiden der Anschlüsse kam bei den Versuchen ein 6-achsiger Roboterarm mit einem Diamantseil zum Einsatz.

Über andere Anschlüsse oder Möglichkeiten hat das Team um Simon Weir schon ansatzweise nachgedacht.

University of Sydney, Shayany Fernando: Stereotomie.University of Sydney, Matt Gardner: Stereotomie.

Die indischstämmige Shayany Fernando hat ein einfaches System mit unterschiedlichen Steinsorten durchgespielt und Matt Gardner hat den Bogen zu einer ganzen Wand gemacht.

Dr. Simon Weir, University of Sydney

Veröffentlichung

Video

Fotos: Simon Weir

Autor: Peter Becker

University of Sydney, Simon Weir: Stereotomie.

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(12.11.2018)