„Teaching Design Sensibility“, Orientierung (SL)

Nähere Beschreibung des Projekts

ENTWERFEN ALS ZENTRALE KOMPETENZ

Die Architektur ist eine generalistische Disziplin. Die zentrale Kompetenz des Architekten ist das Entwerfen, ein iterativer Arbeitsprozess in dem explizites und implizites Entwurfswissen, individuelle Ideen und Vorstellungen innerhalb einer Aufgabenstellung und mittels gewählter analoger und digitaler Medien stetig angereichert und synthetisiert werden. Wie in allen kreativen Feldern geht es vordergründig darum, möglichst eigenständige und innovative Lösungsansätze zu entwickeln. Während technische und theoretische Inhalte auch in nichtprüfungsimmanenten Formaten wie Vorlesungen vermitteln werden, müssen Designkompetenzen wiederholend trainiert und geübt werden. Am besten gelingt dies in begleiteter Eigenerfahrung (hands-on) in Entwurfsstudios.

Digitale Werkzeuge verändern die architektonische Lehre und Praxis nachhaltig. Sie schaffen neue Möglichkeiten in Entwurf, Modellierung und Fertigung; erhöhen aber auch die Anforderungen an Studierende. Die Hands-on Methode kann auch hier helfen Hemmschwellen vor neuen Technologien abzubauen. An der Fakultät für Architektur an der Universität Innsbruck wurde mit der Einrichtung von Laboren für robotische und digitale Produktion bereits vor einigen Jahren auf diese Notwendigkeit reagiert. Bereits im Bachelorstudium wird diese Infrastruktur in den Entwurfsstudios ganz selbstverständlich eingebaut, im Masterstudium können sich Studierende in diesen neuen „hybriden“ Forschungs- und Berufsfeldern spezialisieren. Ein besonderer Fokus in der Lehre und Forschung des Fachbereichs Konstruktion und Gestaltung ist das „Material- und fabrikationsbezogenen Designs“. Unter Einbeziehung von neuen Technologien werden die Zusammenhänge von Gestaltung, Materialeigenschaften, Fertigung und konstruktiven Eigenschaften anschaulich gemacht und als Entwurfsgenerator eingeführt.

Die Orientierung ist als prüfungsimmanente LV innerhalb der STEOP die Einführung ins Entwerfen. Sie wird in Gruppen mit je 20 Studierenden abgehalten. In den Studienjahren 2017/18 und 2018/19 richtete sie sich an 160 Studienanfänger. Das Modul besteht aus einem Entwurfsstudio im Umfang von 10 ECTS und einem gekoppelten Seminar „Grundlagen der Gestaltung“ mit 2,5 ECTS. In den Kursen lag die Drop-Out Rate unter 10 Prozent.

KOOPERATIVE LEHR- UND LERNEMETHODE

Die Lehr-und Lernmethode folgt einem ganzheitlichen Ansatz, der es Studierenden ermöglicht die vielseitigen Tätigkeiten von Architekten innerhalb einer vereinfachten Aufgabenstellung und eines zu bewältigenden Maßstabs von der Ideenfindung, dem Entwurf, der Materialisierung bis zur Herstellung in anspruchsvoller und anschaulicher Weise selbst zu erfahren. Sie erzeugt einen unmittelbar erlebbaren Lernerfolg: Gemeinsam mit den Lehrenden und Tutoren entwickeln die Studierenden einen 5 Meter hohen, vertikalen Prototypen und setzten ihn im 1:1 Maßstab um.

Die notwendigen Kompetenzen, die es hierfür zu erlernen gilt, sind vielfältig und reichen von div. Design- und Modellierungstechniken, konstruktivem Verständnis, Darstellungsmethoden, Implementierung von digitalen Werkzeugen, Kommunikation und Organisation innerhalb eines Teams, bis hin zu Umsetzung und Materialisierung durch die Verwendung von Infrastruktur (z.B. div. Werkstätten oder dem Roboterlabor).

Das Konzept wurde ursprünglich für Laien entwickelt um technische und theoretische Kenntnisse im Bereich „Digital Design and Fabrication“ intuitiv und praxisorientiert zu vermitteln und wurde im Zuge der D.RE.A.M. Academy im Sommer 2017 (Summer School) in Neapel für das Fach „Material Systems“ erstmals getestet.

Seitdem wurde das Lehrkonzept adaptiert und verbessert und im Rahmen der STEOP an der Architekturfakultät der Universität Innsbruck erfolgreich angewandt und durchgeführt.

Ein Vorläufer des Konzepts, der ebenfalls auf „Materialsystemen“ beruhte, wurde am Bauhaus von Johannes Itten, Josef Albers und László Moholy-Nagy von 1919 bis 1933 entwickelt. Der didaktische Ansatz des Vorkurses als Einführung in das kreative Gestalten verband auf Basis von experimentellen Arbeiten mit Materialien wie Papier und Holz künstlerische und technische, sowie intuitive und analytisch/rationale Aspekte. Materialeigenschaften wurden dabei geschickt als treibende Kraft der Formfindung genutzt. So entstanden eine Vielzahl von räumlichen Strukturen, z.B. aus Papier gefaltete Objekte, sowie neue ressourcenschonende Herstellungstechniken. Die Ausbildung diente dazu das Niveau der Studierenden anzugleichen, ihre kreativen Potentiale zu entwickeln, die eigenen Fähigkeiten zu erkennen und sie im „ökonomischen, material- und technologiegerechtem Entwerfen“ anzuleiten. Unmittelbarkeit stand dabei im Vordergrund; die physischen Modelle veranschaulichten Zusammenhänge zwischen Geometrie, Material und konstruktiven Eigenschaften direkt.

Obwohl die Bauhaus-Methode auf analogen Methoden beruhte, ist die Kopplung von intuitiven/subjektiven mit analytischen/technischen Herangehensweisen gerade im Umgang mit digitalen Werkzeugen vielversprechend. Heute lässt die Art und Anzahl der verhandelbaren Parameter und die Integration von hochauflösenden Simulationswerkzeugen (etwa zur Veranschaulichung von Materialverhalten oder Eigenschaften eines Tragwerks) die abbildbaren Lösungsräume immer größer und komplexer werden. Für den Entwerfer wird es zunehmend wichtiger, Lösungsräume reflektiert zu navigieren und sie auf kreative und intuitive Weise zu nutzen. Die dem Bauhaus entlehnten Materialsysteme welche Funktion, Geometrie und Materialeigenschaften miteinander komplex in Verbindung setzten, bieten dafür – um digitale Methoden erweitert – ideale Eigenschaften um analoge und digitale Parameter gleichermaßen zu erkunden. Die in beiden Lehrveranstaltungen angewendeten Entwurfsmethoden beruhen auf einfachen Material- und Geometriesystemen (z.B. Papierstreifen, Holzdreiecke), welche einen intuitiven Zugang zum Erzeugen gestalterisch komplexer, tragfähiger und materialeffizienter Strukturen erlauben und zum anderen einen selbstregulierenden Aufbauprozess ermöglichen. In einer Reihe von analogen und digitalen Studien testen Studierende die vermittelten Designstrategien und erhalten während der Bearbeitung ein unmittelbares Feedback über die wechselseitigen Abhängigkeiten von Form, Materialität und struktureller Integrität. Die einzelnen (Teil-)Erfahrungen aus den Studien fügen sich so zu einer wachsenden Sammlung von Erkenntnissen und führen schließlich zu einer fundierten Kompetenz für die zuvor abgesteckte, gemeinsame Entwurfsaufgabe. In den unterschiedlichen Kursen haben wir die Erfahrung gemacht, dass die Integration von Materialsystemen die Sensibilität für gestalterische Aspekte bei den Studierenden erhöht. Zudem werden trotz leicht verständlicher und einfacher Mittel und Eigenschaften (z.B. die erhöhte Steifigkeit von gebogenen Papier) überraschende Ergebnisse erzeugt, was wiederum besonders motivationssteigernd ist und zu qualitativ besseren und konsistenteren Lehr- und Projektergebnissen führt.

STRUKTUR UND ABLAUF

Beide Kurse beschäftigen sich mit vertikalen Strukturen welche aus individuellen Komponenten gefertigt werden und ein selbstregulierendes Aufbauverhalten unterstützen. Während der erste Turm (Bifurcation Tower, WS 2017/18) aus flachen konfektionierten Papierstreifen aufgebaut wird, basiert der zweite Turm (Reticular Tower, WS 2018/19) auf der Aggregation von irregulären Holzdreiecken. Vor Beginn der Lehrveranstaltung werden von den Lehrenden übergeordnete Designziele definiert (z.B. 5 Meter hohe selbsttragende Struktur aus Papier). Besondere Aufmerksamkeit liegt dabei auf der Entwicklung der Material- und Geometriesysteme, da diese für das Gelingen des Projekts entscheidend sind und auch Einfluss auf die Designfreiheit und die Möglichkeiten des persönlichen Ausdrucks in der Gestaltung haben.

Das Semester beginnt mit einer theoretischen Einführung ins Thema sowie einer detaillierten Präsentation der Aufgabenstellung. Ein Crash-Course in CAD und parametrischer Modellierung wird durchgeführt mit dem Ziel, dass Studierende die gelernten Inhalte später eigenständig adaptieren und ihre Ergebnisse nach eigenen Kriterien individualisieren zu können. Es finden Einführungen in div. Werkstätten der Fakultät (Holz, Metall) sowie einfache Workshops an abteilungsinternen digitalen Fabrikationsanlagen (CNC- und Laser-Cutter, div. 3D-Printer, Kleinroboter) statt.

Nach der theoretischen Einführung werden den Studierenden die gleichen Ausgangselemente bzw. -materialien zur Verfügung gestellt (z.B. derselbe Satz Dreiecke bzw. die gleiche Anzahl an Papierbögen) um individuelle aber vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Die erste Design-Aufgabe beschäftigt sich mit der Kontrolle von Form und Geometrie in Bezug auf Verteilung und Anordnung der Einzelteile.

In den folgenden Schritten erstellen die Studierenden Serien von physischen Modellen aus „Flachmaterial“. Jeder folgt dabei einer persönlichen Gestaltungsidee. Dabei sind jedoch einige einschränkende Rahmenbedingungen einzuhalten, z.B. soll das physische Modell vertikal und selbsttragend sein, die gewählte Art der Verbindung soll im Modell stets wiederholt werden. Die fertigen Modelle werden anhand von Kriterien wie z.B. ästhetisches Potential, Komplexität, strukturelle Integrität, Materialeffizienz, usw. in der Gruppe besprochen und evaluiert. Trotz gleicher Einschränkungen und Ausgangsmaterial sind die einzelnen Ergebnisse überraschend unterschiedlich. Studierende begreifen aufgrund der Vergleichbarkeit der Modelle unmittelbar, welche Konsequenzen und Potentiale die unterschiedlichen Gestaltungsideen haben.

Die einzelnen Ansätze werden in mehreren Maßstabsschritten in den folgenden Wochen bis hin zu 1:1-Auszügen verbessert. Ggf. werden Material und Modellbautechniken angepasst um das Verhalten des Materialsystems in den unterschiedlichen Maßstäben zu gewährleisten. Zeitgleich werden den Teilnehmern in Tutorials Methoden vermittelt, mit denen die individuellen Ansätze auch in digitaler Form weiterentwickelt werden können. In diesen ersten Wochen entsteht ein „Pool“ an individuellen Lösungsansätzen und Studien, welcher die Beziehungen zwischen Designprinzip und Ergebnis breit darlegt. Die physischen und digitalen Modelle werden in Reviews mit den Tutoren besprochen und weitere Schritte im Projektverlauf diskutiert und gemeinsam festgelegt.

In der folgenden Entwurfsphase werden Studierende in Kleingruppen (2 bis 3 Personen) und später auch in größeren Gruppen (5+ Personen) zusammengeführt um bestimmte geometrische, strukturelle oder fertigungstechnische Sachverhalte detaillierter zu untersuchen. Schrittweise entsteht so ein Entwurf an dem alle Beteiligten gemeinsam arbeiten. Designparameter und Fitnesskriterien wie z.B. Turmhöhe, Materialverbrauch (Budget), Anzahl der Komponenten und Verbindungen (Produktionszeit) werden eingeführt, getestet und angepasst. Physische Ausschnittsmodelle in realer Größe werden erstellt und verschiede Verbindungstechniken und Materialien untersucht. Simulations- und Analysetools werden eingesetzt und mit dem Feedback aus physischen Modellen verglichen. Das Materialsystems wird optimiert und der Entwurf für die Herstellung finalisiert.

Die Studierenden werden auch in logistische Aufgaben eingebunden wie z.B. die Nummerierung und Sortierung von Bauteilen. Hier werden zuvor erstellte digitale Referenzmodelle als Grundlage verwendet um Stücklisten und zugehörige Beschriftungs-Tags automatisiert zu generieren. Einen anderen Bereich der Organisation betrifft die Projektplanung; um Projektfortschritt und Etappenziele zeitgerecht überwachen zu können, werden von den Studierenden Terminkalender in Balkenform selbstständig erstellt und verwaltet. Ein Making-off Video wird produziert, das die die Entwicklung des Projektes dokumentiert.

Die Lehrveranstaltung endet jeweils zu Semesterende mit einer öffentlichen Ausstellung und Eröffnungsfeier, in der alle Erstsemestrigen und Fachbereiche die Resultate der Orientierung im Foyer der Architekturfakultät präsentieren.

Da Designwissen nicht nur an den Designer selbst gebunden ist, sondern auch in den Designprodukten enthalten bleibt, ist es essentiell die einzelnen Zwischenschritte zu sammeln bzw. diese auch während des gesamten Designprozesses kollektiv zu reflektieren. Die Dokumentation von Entwicklungsschritten und Varianten, die Abbildung der sukzessiven Erhöhung der Auflösung in Modellen und das Isolieren von Teilproblemen aus komplexen Sachverhalten in Detailstudien speichert wertvolles implizites Entwurfswissen. So entsteht eine stetig anwachsende Sammlung von analogen und digitalen Studien- und Arbeitsmodellen, eine offene Bibliothek aus projektspezifischen Designwissen. Dabei lernen die Studierenden und Lehrenden nicht nur von ihren eigenen Erfahrungen, sondern als Kollektiv auch voneinander.

Die Lehrmethode wurde auf der IAAS in Barcelona 2019 in der Session Education vorgestellt; dazu erschien ein Paper in den Conference Proceedings.

Nachhaltigkeit

Das Konzept wurde ursprünglich in einer reduzierten Form für die „D.RE.A.M. Academy“ im Sommer 2017 in Neapel für das Fach „Material Systems“ erstmals angewandt. Für die Lehrveranstaltung „Orientierung“ an Fakultät für Architektur der Universität Innsbruck wurde das Konzept präzisiert und weiter entwickelt. Im vergangenen Semester wurde das Konzept adaptiert und im Rahmen von Übungen im Fachbereich „Konstruktion und Gestaltung“ erfolgreich eingesetzt. Es ist vorgesehen das Konzept in Abwandlungen auch in Zukunft in div. Lehrformaten einzusetzen.

Akzeptanz

Die Akzeptanz der teilnehmenden Studierenden war sehr hoch. Es wurde jedoch keine LV-Evaluierung durchgeführt.