9.1 – Modelle

Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit. Das Abbild kann die Form konkreter Gegenstände haben (Modell-Eisenbahn, Computersimulation u. ä.) oder rein abstrakt dargestellt sein (Theorien; Gleichungen). Nach Herbert Stachowiak kennzeichnen ein Modell mindestens drei Merkmale: (Quelle)

1. Abbildung: Ein Modell steht immer für etwas anderes – nämlich für ein natürliches oder ein künstliches Original, welches es somit abbildet oder repräsentiert. Von Modellen lassen sich ihrerseits Modelle anfertigen, in denen somit das Original z. B. um noch einen Schritt weiter vereinfacht repräsentiert ist. Beispiel für einen partiellen Komplexizitätszuwachs ist die Ausschnittsvergrößerung einer Technischen Zeichnung.
2. Verkürzung: Ein Modell erfasst nicht alle Attribute des Originals, sondern nur diejenigen, die den Modellschaffenden bzw. Modellnutzenden relevant erscheinen.
3. Pragmatismus: Modelle sind ihren Originalen nicht eindeutig zugeordnet. Sie erfüllen ihre Ersetzungsfunktion
   • für bestimmte Subjekte (für wen?)
   • innerhalb bestimmter Zeitintervalle (wann?)
   • unter Einschränkung auf bestimmte gedankliche oder tatsächliche Operationen (wozu?).

In der Architektur versteht man unter einem Architekturmodell oder kurz Modell die maßstäbliche Darstellung eines Entwurfes. Dabei kann sowohl ein reales als auch ein virtuelles Gebäudemodell gemeint sein. Wichtig ist bei diesen Modellen nicht unbedingt eine hohe Detailtreue, sondern vor allem die Darstellung der zentralen Ideen und des Konzeptes, des Entwurfs – also die bewusst gewählte Abstraktion (Verkürzung). Architekturmodelle sind daher oft recht abstrakt und unterscheiden sich deutlich von Modellen, die bestehende Bauwerke abbilden. (Siehe dazu Modellbau).

Das Architekturmodell ist ein Arbeits- und Entwurfswerkzeug des Architekten und ein Teil der Architekturdarstellung wie die Präsentationszeichnung. Anhand von Entwurfsmodellen können Architekten und Bauherren sehr schnell die Kubatur eines Entwurfes sowie die räumlichen Zusammenhänge erfassen und bewerten. Gerade für Laien, die im Lesen von Architekturzeichnungen ungeübt sind, ist ein Modell oft anschaulicher als zweidimensionale Darstellungen.

Mit Hilfe von physischen Architekturmodellen kann man verschiedene Simulationen durchführen. Die Belichtung und Verschattung von Gebäuden kann mittels einfacher Massenmodelle simuliert werden. Im Windkanal kann man die Aerodynamik bestimmter Kubaturen testen.

Typen von Architekturmodellen können vor allem nach ihrer Funktion unterschieden werden:

• Arbeitsmodell; Modell als Arbeitsmittel des Architekten zur Überprüfung eines Entwurfes, oft sehr grob und schnell in preiswerten und leicht verarbeitbaren Materialien wie Pappe hergestellt.
• Entwurfsmodell; Modell zur Darstellung eines Entwurfes, stellt oft eine Zwischenstufe und Diskussionsgrundlage dar.
• Wettbewerbsmodell: Modell für die Präsentation eines Entwurfes bei einem Wettbewerb.
• Präsentationsmodell: Sehr sorgfältig ausgearbeitetes Modell zur Präsentation eines Entwurfes für (potentielle) Bauherr·inn·en oder Käufer·innen einer Immobilie oder für die Öffentlichkeit. Meist aufwändig, detailgetreu und aus hochwertigen Materialien.
• Städtebauliches Modell: Modell, das ein Bauwerk im städtebaulichen Kontext zeigt. Oft ausgeführt als Massenmodell
• Massenmodell: Stellt die Baumassen von Baukörpern dar. Einfache, massive Kuben repräsentieren die Bauwerke.

(Quelle)

9.2 – CNC

CNC-Maschinen (Computerized Numerical Control) sind Werkzeugmaschinen, die durch den Einsatz von Steuerungstechnik in der Lage sind, Werkstücke mit hoher Präzision auch für komplexe Formen automatisch herzustellen.

Bei Verwendung eines CAM-Systems (Computer-aided manufacturing) können die Daten aus dem CAD-Programm, mit dem in der Regel die Bauteile konstruiert werden, unter Berücksichtigung einiger weiterer Faktoren wie Geometrie der Werkzeuge, Drehzahlen, Vorschüben mit Hilfe eines Postprozessors in ein CNC-Programm umgewandelt werden.

Vorgänger der CNC-Maschinen waren die NC-Maschinen, also Werkzeugmaschinen mit numerischer Steuerung (Numerical control), z. B. durch Lochstreifen oder Lochkarten. (Quelle)

Taxonomie der CNC – Prozesse

• Subraktive Prozesse z.B. Fräsen
• Transformative Prozesse (z.B. Gussprozesse)
• Deformations Prozesse (z.B. Biegen)
• Oberflächen Behandlung (z.B. Polieren oder Lackieren)
• Verbindungs Prozesse (z.B. Schweissen)
• Integrierte Prozesse (Automation und Robotik) (z.B. Pick&Place)
• Additive Prozesse / 3D Druck

9.3 – Rapid Prototyping

Rapid Prototyping (übersetzt schneller Modellbau) ist der Überbegriff über verschiedene Verfahren zur schnellen Herstellung von Musterbauteilen ausgehend von den Konstruktionsdaten.^[2]

Die meisten Verfahren des Rapid Prototyping […] sind der additiven Fertigung bzw. dem 3D-Druck zuzurechnen, weil sie mit schichtweisem Materialauftrag und ohne Verwendung einer Form arbeiten. Rapid Prototyping bezeichnet die Art der Anwendung näher: Während Rapid Tooling die Herstellung von Werkzeugen und Rapid Manufacturing die Herstellung von Bauteilen und Fertigprodukten bezeichnet, bezeichnet Rapid Prototyping die Erstellung von Prototypen und Modellen. (Quelle)

9.3.1 – 3D Druck

Der 3D-Druck auch bekannt unter den Bezeichnungen additive Fertigung (englisch Additive Manufacturing, AM), generative Fertigung oder Rapid-Technologien,^[2] ist eine umfassende Bezeichnung für alle Fertigungsverfahren, bei denen Material Schicht für Schicht aufgetragen und so dreidimensionale Gegenstände (Werkstücke) erzeugt werden.

Dabei erfolgt der schichtweise Aufbau computergesteuert aus einem oder mehreren flüssigen oder festen Werkstoffen nach vorgegebenen Maßen und Formen (siehe CAD/CAM). Beim Aufbau finden physikalische oder chemische Härtungs- oder Schmelzprozesse statt.

Typische Werkstoffe für das 3D-Drucken sind Kunststoffe, Kunstharze, Keramiken^[3] und speziell aufbereitete Metalle.^[4] Inzwischen wurden auch Carbon- und Graphitmaterialien für den 3D-Druck von Teilen aus Kohlenstoff entwickelt. Obwohl es sich oft um formende Verfahren handelt, sind für ein konkretes Erzeugnis keine speziellen Werkzeuge erforderlich, die die jeweilige Geometrie des Werkstückes gespeichert haben (zum Beispiel Gussformen).

3D-Drucker werden in der Industrie, im Modellbau und der Forschung eingesetzt und dort zur Fertigung von Modellen, Mustern, Prototypen, Werkzeugen, Endprodukten und für private Nutzung verwendet. Daneben gibt es Anwendungen im Heim- und Unterhaltungsbereich, dem Baugewerbe sowie in der Kunst und Medizin. (Quelle)