wrap it! - Birgit Stenzel
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Birg<strong>it</strong> <strong>Stenzel</strong><br />
ID.B3.042<br />
<strong>wrap</strong> <strong>it</strong>!<br />
Formentwicklung m<strong>it</strong> abwickelbaren Flächen<br />
am Beispiel Formholz<br />
Prof. Oliver Niewiadomski<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 1
Inhalt<br />
<strong>wrap</strong> <strong>it</strong>! 3<br />
Abwickelbarke<strong>it</strong> 5<br />
Abwickelbare Fläche 5<br />
Abwickelbare Flächen 6<br />
Polyeder6<br />
Gekrümmte Flächen 6<br />
Torsen6<br />
Abwickelbare Flächen? 7<br />
Kegel8<br />
Kegelschn<strong>it</strong>te9<br />
Zylinder - Konstruktion 10<br />
Kegel - Konstruktion 11<br />
Beispiele abwickelbarer Objekte 13<br />
Formholz 14<br />
Formsperrholz14<br />
Formschichtholz14<br />
Beispiele Formholz 15<br />
Typologie der Verformung 16<br />
Kontur der Kante 17<br />
Formholzbearbe<strong>it</strong>ung 18<br />
Formpressen18<br />
Bearbe<strong>it</strong>ung19<br />
Eigenes Projekt 20<br />
Notebookständer21<br />
Anforderungen21<br />
Beispiele Laptopständer 23<br />
Entwurf24<br />
Modelle Notebookständer 26<br />
Papiermodelle26<br />
Variante I 28<br />
Variante II 29<br />
Die Kontur 30<br />
Modellbau32<br />
CAD-Modell34<br />
Kurspräsentation bei den Hochschultagen 20XI 39<br />
CAD-Modell - We<strong>it</strong>erentwicklung 40<br />
Technische Zeichnung 41<br />
Bau in Formholz 42<br />
Die Pressform 42<br />
Die Furniere 43<br />
Das Pressen 43<br />
2
<strong>wrap</strong> <strong>it</strong>!<br />
Formentwicklung m<strong>it</strong> abwickelbaren Flächen<br />
am Beispiel Formholz<br />
Prof. Oliver Niewiadomski, Konstruktive Geometrie<br />
Karl-Robert Strecker, Le<strong>it</strong>er der Holzwerkstatt<br />
ID.B3.042<br />
3. Sem. Block III - ID.B3.04 Gestalt & Ästhetik<br />
Leistungsnachweis:<br />
6+2 CP nach ECTS<br />
Gestalterische Übung Cred<strong>it</strong>s: 6,00<br />
Werkstatt Cred<strong>it</strong>: 2,00<br />
Veranstaltungsbeschreibung<br />
Die geometrischen Eigenschaften von Werkstoffen und deren Verarbe<strong>it</strong>ung prägen die Gestalt der<br />
aus ihnen entwickelten Formen und Objekte. Im Gegensatz zu Stoffen m<strong>it</strong> nahezu beliebigen Formgebungsmöglichke<strong>it</strong>en,<br />
stellen solche m<strong>it</strong> formalen Einschränkungen besondere Herausforderungen,<br />
aber auch enorme Gestaltungsmöglichke<strong>it</strong>en einer ganz eigenen Ästhetik dar.<br />
Im Kurs werden zunächst die geometrischen Grundlagen von sogenannten abwickelbaren Flächen<br />
verm<strong>it</strong>telt, erarbe<strong>it</strong>et und anhand einfacher Modelle erfahren, experimentelle Anwendungen<br />
durchgeführt und Bezüge zu historischen und aktuellen Bespielen hergestellt.<br />
Ziel ist die Bildung einer fundierten Kompetenz in Formgebung und Materialerfahrung und die<br />
Entwicklung eines eigenen Objektes unter der Verwendung des Werkstoffes Formholz.<br />
Eine Teilnahme am Designwettbewerb der Fa. Becker Formholz bietet sich an. Einsendeschluss:<br />
31.01.2011<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 3
Abwickelbarke<strong>it</strong><br />
Abwickelbare Fläche<br />
von O. Niewiadomski<br />
Eine Fläche ist dann abwickelbar, wenn zwei ihrer benachbarten Erzeugenden einen Schn<strong>it</strong>tpunkt<br />
haben, auch wenn dieser im Unendlichen liegt (Parallel<strong>it</strong>ät).<br />
Abwickelbare Flächen sind Regelflächen und entstehen durch die Spur einer definierten Bewegung<br />
einer Geraden im Raum. Diese Gerade wird auch Erzeugende genannt.<br />
Abwickelbare Fläche<br />
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie<br />
Eine abwickelbare Fläche bezeichnet aus der Anschauung heraus in der (Differential)geometrie,<br />
der Kartografie und der Topologie eine zweidimensionale Fläche, die sich ohne innere Formverzerrung<br />
in die euklidische Ebene transformieren lässt.<br />
D. h. es dürfen endlich viele Schn<strong>it</strong>te gemacht werden, die Einzelteile lassen sich danach ohne we<strong>it</strong>eres<br />
Stauchen oder Quetschen glatt auf eine Ebene legen. Bekannteste Beispiele sind die Oberflächen<br />
bestimmter dreidimensionaler Körper wie Würfel oder Kegel. Die mathematische Defin<strong>it</strong>ion<br />
läuft allgemeiner über die innere Metrik und Krümmung und ist unabhängig von einer möglichen<br />
Einbettung. Jedoch gilt für den Spezialfall des anschaulichen, dreidimensionalen, euklidischen Raumes<br />
m<strong>it</strong> induzierter Metrik, dass dort jede abwickelbare Fläche auch eine Regelfläche ist, obwohl<br />
Regelflächen ganz anders definiert werden. Die Umkehrung gilt nicht und ebenso wenig gilt die<br />
Aussage für Flächeneinbettungen in höherdimensionale Vektorräume.<br />
Eine abwickelbare Regelfläche nennt man auch Torse.<br />
Defin<strong>it</strong>ion<br />
Eine Fläche oder genauer gesagt eine zweidimensionale (stückweise) differenzierbare Mannigfaltigke<strong>it</strong><br />
wird abwickelbar genannt, wenn ihre gaußsche Krümmung in jedem Punkt der Fläche gleich<br />
Null ist, was genau dann passiert, wenn eine der beiden (oder auch beide) Hauptkrümmungen<br />
gleich Null ist.<br />
Se<strong>it</strong>e „Abwickelbare Fläche“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbe<strong>it</strong>ungsstand: 29. September 2010, 17:20 UTC.<br />
URL: http://de.wikipedia.org/w/index.php?t<strong>it</strong>le=Abwickelbare_Fl%C3%A4che&oldid=79710022 (Abgerufen: 27. Januar<br />
2011, 14:36 UTC)<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 5
Abwickelbare Flächen<br />
Polyeder<br />
Körper (3D)<br />
Netz (2D)<br />
Gekrümmte Flächen<br />
Allgemeiner Zylinder Allgemeiner Kegel Oloide<br />
parallele Mantellinien<br />
= Erzeugende<br />
http://www.1961-grenchen.ch/<br />
album/animated/oloid.gif<br />
Torsen<br />
Jede Tangentialebene hüllt im Lauf einer Bewegung eine Torse ein. Sie berührt die entstehende<br />
Hohlfläche in jeder Lage entlang der Erzeugenden. Bei allgemeinen Torsen ändert die Bewegung<br />
ihre Richtung bzw. ist die Bewegung nicht regelmäßig. Bei speziellen Torsen beschreibt die Erzeugende<br />
eine regelmäßige Bewegung (z.B. Rotation).<br />
Allgemeine Torsen<br />
Spezielle Torsen<br />
Tangentialebene<br />
Kegel<br />
Zylinder<br />
6
Abwickelbare Flächen?<br />
Zylinder<br />
Rotationshyperboloid<br />
Doppelkegel<br />
abwickelbar<br />
nicht abwickelbar<br />
abwickelbar<br />
Hyperbolisches Paraboloid (H.-P.-Schale)<br />
http://www.mathematische-basteleien.de/paraboloid21.gif<br />
nicht abwickelbar<br />
Sphärische Flächen (d.h. Flächen, die in mehr als eine Richtung gekrümmt sind) sind nicht abwickelbar<br />
Annäherung an abwickelbare Flächen möglich:<br />
• Triangulation: Näherung durch dreikeckige Flächen –› Polyeder<br />
• Zylindersegmente<br />
• Kegelsegmente<br />
• - ...<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 7
Kegel<br />
Allgemeiner Kegel<br />
Schn<strong>it</strong>tpunkt der<br />
Erzeugenden<br />
Erzeugende<br />
Geradenbüschel/<br />
Strahlenbüschel<br />
Grundlinie<br />
–› Zentralprojektion<br />
Kreiskegel<br />
Achse<br />
α=const.<br />
α<br />
Kegelsp<strong>it</strong>ze KS<br />
KS<br />
Rotationskegel<br />
gerader Kreiskegel<br />
8
Kegelschn<strong>it</strong>te<br />
Kreis<br />
Schn<strong>it</strong>tebene senkrecht<br />
zur Achse<br />
Ellipse<br />
Schn<strong>it</strong>tebene schräg<br />
zur Achse<br />
Parabel<br />
Schn<strong>it</strong>tebene parallel<br />
zu Mantellinie<br />
Hyperbel<br />
Schn<strong>it</strong>tebene parallel<br />
zur Achse<br />
Dandelin’sche Kugeln<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 9
Zylinder - Konstruktion<br />
Konstruktion der Abwicklung eines Zylinders m<strong>it</strong> Zylinderschn<strong>it</strong>t<br />
1. Grundfläche (Radius beliebig), Aufteilung in 12 Segmente<br />
2. Se<strong>it</strong>enansicht (Höhe beliebig), Projektion der 12 Segmente von der Grundfläche (6 Linien)<br />
3. Festlegung eines Schn<strong>it</strong>tes (beliebig), Markierung der Schn<strong>it</strong>tpunkte A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, M, C 2<br />
, B 2<br />
, A 2<br />
4. Anfügen der Mantelfläche neben Se<strong>it</strong>enansicht (Länge = Umfang des Grundkreises),<br />
Aufteilung in 12 Segmente<br />
5. Übertragung der Schn<strong>it</strong>tpunkte A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, M, C 2<br />
, B 2<br />
, A 2<br />
auf Mantelfläche, Verbinden der<br />
Punkte zu Sinuskurve<br />
6. Deckfläche des Schn<strong>it</strong>tes: Projektion der Grundfläche (Segmente) nach rechts, Abtragen<br />
der Abstände von A 1<br />
, B 1<br />
, C 1<br />
, M, C 2<br />
, B 2<br />
, A 2<br />
vom Schn<strong>it</strong>t der Se<strong>it</strong>enansicht, Verbindung der<br />
Schn<strong>it</strong>tpunkte des G<strong>it</strong>ters zu Ellipse<br />
10
Kegel - Konstruktion<br />
Konstruktion der Abwicklung eines Kegels m<strong>it</strong> Kegelschn<strong>it</strong>t<br />
1. Grundfläche (Radius r beliebig), Aufteilung in 16 Segmente<br />
2. Se<strong>it</strong>enansicht (Höhe beliebig), Projektion der 16 Segmente von der Grundfläche (8 Linien);<br />
Mantellinie R ist Se<strong>it</strong>e<br />
3. Festlegung eines Schn<strong>it</strong>tes (beliebig), Markierung der Schn<strong>it</strong>tpunkte<br />
4. Anfügen der Mantelfläche neben Se<strong>it</strong>enansicht (Länge des Kreisbogens = Umfang des<br />
Grundkreises; Winkel α=360° r/R), Aufteilung in 16 Segmente<br />
5. Übertragung der Schn<strong>it</strong>tpunkte auf Mantelfläche (Kreisbögen), Verbinden der Punkte zu<br />
Kurve<br />
6. Deckfläche des Schn<strong>it</strong>tes: Projektion der Grundfläche (Segmente) nach rechts, Abtragen der<br />
Abstände der Schn<strong>it</strong>tpunkte aus der Se<strong>it</strong>enansicht, Verbindung der Schn<strong>it</strong>tpunkte des G<strong>it</strong>ters<br />
zu Ellipse<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 11
1 2<br />
3 4<br />
5 6<br />
12<br />
7 8 9 10
Beispiele abwickelbarer Objekte<br />
Als Übung sollte eine Dokumentation von abwickelbaren Objekten in der Umgebung stattfinden.<br />
Dadurch wurde bewusst, wie viel Abwickelbarke<strong>it</strong> tatsächlich angewendet wird. Häufige Beispiele<br />
finden sich bei Verpackungen und Blechverarbe<strong>it</strong>ungen.<br />
Beispiele aus meiner Umgebung:<br />
1. Lampenschirm IKEA<br />
2. Leuchtstern<br />
3. Hausschuhe<br />
4. Laptop<br />
5. Keksdosen<br />
6. Spielzeug<br />
7. Vase<br />
8. Festplatte<br />
9. Tüte<br />
10. Mini-Discokugel<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 13
Formholz<br />
Als Werkstoff für das Projekt soll Formholz bzw. Formschichtholz verwendet werden. Das Material<br />
besteht aus mehreren m<strong>it</strong>einander verleimten Furnierschichten aus (s.u.). Es zeichnet sich durch<br />
eine besondere Flexibiltät aus, die Formen müssen jedoch abwickelbar konstruiert werden, dam<strong>it</strong><br />
das Teil geformt werden kann.<br />
Formsperrholz<br />
aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie<br />
Als Formsperrholz bezeichnet man zwei- oder dreidimensional verformte Produkte aus mehreren<br />
Furnierlagen, die m<strong>it</strong> H<strong>it</strong>ze und Druck in einem Presswerkzeug verleimt werden. Die Furnierlagen<br />
werden dabei kreuzweise unter einem Winkel von 90 Grad angeordnet. Formsperrholz wird für<br />
flächige Möbelkomponenten, wie S<strong>it</strong>ze, Lehnen und S<strong>it</strong>zschalen verwendet. Ordnet man die Furnierlagen<br />
in der gleichen Richtung an, handelt es sich um Formschichtholz. Es wird für Armlehnen<br />
und Stuhlgestelle eingesetzt. Nach dem Pressen der Rohlinge werden diese maschinell fertig bearbe<strong>it</strong>et.<br />
Ein besonderes Merkmal ist die Möglichke<strong>it</strong>, aus den Rohlingen verschiedene Konturvarianten<br />
herzustellen. Durch die große Festigke<strong>it</strong>, bei geringem Gewicht, eignet sich Formsperrholz besonders<br />
für den Innenausbau, für S<strong>it</strong>zmöbel, Bettfederleisten, Skateboards und den Fahrzeugbau.<br />
Formschichtholz<br />
Abbildung: Formschichtholzarmlehne<br />
M<strong>it</strong> Formschichtholz bezeichnet man Formteile, bei denen<br />
der Faserverlauf gleichgerichtet verläuft. Zur Erhöhung<br />
der Biegefestigke<strong>it</strong> und zur Verringerung des Quell- und<br />
Schwindverhaltens wird Formschichtholz für bestimmte<br />
Anwendungen m<strong>it</strong> einigen querverlaufenden Furnieren abgesperrt.<br />
Eingesetzt wird Formschichtholz für Stuhlgestelle,<br />
Freischwinger-Se<strong>it</strong>enteile und Armlehnen. Durch eingesetzte<br />
Schichtholzzwickel (Dreieck)lässt sich die Holzverbindung<br />
gleich m<strong>it</strong> pressen (s. Bild). Die Dicke der Formteile lässt sich<br />
durch die Verwendung angeschliffener Innenfurniere variieren.<br />
Die Zugfestigke<strong>it</strong> ist gegenüber Formsperrholz deutlich<br />
höher.<br />
14
1 2<br />
3 4<br />
Beispiele Formholz<br />
1. Federhocker, Chris Ruhe meubelkunst<br />
http://www.formholz.de/images/anwendungsbereiche/de/image_meubelkunst.jpg<br />
2. Weinregal<br />
http://www.qiero.de/medias/sys_master/ProduktDetailImportImage/8796376989726.jpg<br />
3. Formholz Elefant, Charles & Ray Eames<br />
http://www.kidsmodern.com/imgTre/elefant/elefantse<strong>it</strong>e.jpg<br />
4. WARM tea & coffee range, tonfisk design<br />
http://www.formholz.de/images/anwendungsbereiche/de/image_tonfisk.jpg<br />
5<br />
5. Living in a box, transalpin<br />
http://www.coolhunting.com/design/assets/images/<br />
livinginabox_transalpin-1.jpg<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 15
Typologie der Verformung<br />
Abwickelbare Objekte lassen sich nur auf ganz bestimmte Weisen verformen, sodass die Abwiceklbarke<strong>it</strong><br />
noch gewährleistet ist. Durch die Kombination der verscheidenen Techniken lassen sich<br />
jedoch eine Vielzahl verschiedener Forme<br />
Ebene<br />
Knick / Kante<br />
Biegung<br />
Überlappung<br />
Schn<strong>it</strong>t<br />
Ausschn<strong>it</strong>t<br />
KONTUR (formal und konstruktiv)<br />
Formholz<br />
Formholz lässt sich nur in diese abwickelbaren Formen bringen und hat dam<strong>it</strong> schon einen großen<br />
Reichtum an Gestaltungsmöglichke<strong>it</strong>en. Das organische Material hat aber auch seine Grenzen. Je<br />
nach Dicke der einzelnen Furnierschichten liegt der minimale Radius, den eine Biegung haben<br />
kann bei 12-30 mm. Scharfe Kanten sind som<strong>it</strong> nicht möglich. Zudem öffnen die gepressten Biegungen<br />
nach dem Verleimen meist wieder ein wenig und auch ein Verziehen der Teile ist möglich.<br />
Je besser das Pressverfahren durchgeführt wird, desto geringer sind diese Probleme jedoch.<br />
16
Kontur der Kante<br />
Im Anschluss an die Formgebung der Fläche gibt es noch viele verschiedene Möglichke<strong>it</strong>en die<br />
Kanten des Formholz-Objektes zu bearbe<strong>it</strong>en:<br />
gerade Kante Fase<br />
M<strong>it</strong>tige Kante Assymmetrische Nut Feder<br />
Kante<br />
Verrundun<br />
beider Kanten<br />
Verrundung<br />
(2 Radien)<br />
Bombierung<br />
Wölbung<br />
nach innen<br />
Verrundung<br />
einer Kante<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 17
Formholzbearbe<strong>it</strong>ung aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie<br />
Formpressen<br />
Die Presswerkzeuge können zwe<strong>it</strong>eilig aufgebaut sein (für S<strong>it</strong>ze, Lehnen und Schalen) oder mehrteilig<br />
für z. B. U-förmige Formteile, bei denen auch Druck von der Se<strong>it</strong>e benötigt wird. Das Pressen<br />
beginnt m<strong>it</strong> dem Beleimen der Furniere an Leimwalzen. Als Leim kommt ein Harnstoff- Harz m<strong>it</strong><br />
einem Härter zum Einsatz der während des Pressens duroplastisch aushärtet. Ein so genanntes<br />
Furnierpaket wird dann in das m<strong>it</strong> 100 Grad Celsius temperierte Presswerkzeug eingelegt. Die<br />
Presse wird zugefahren. Der Pressdruck beträgt ca. 25 N/cm². Die Pressze<strong>it</strong> richtet sich nach der<br />
Dicke der Formteile. Je dicker das Formteil, desto länger wird gepresst. Schalen benötigen ca. 5<br />
min., dickere Se<strong>it</strong>enteile auch mal 20 min. Eine Ausnahme bildet die Hochfrequenzverleimung, bei<br />
der die Leimfuge über ein Kondensatorfeld erh<strong>it</strong>zt wird und sich dadurch die Pressze<strong>it</strong> deutlich<br />
verkürzt. Dieses Verfahren eignet sich daher für sehr dicke Formteile. Da Furnier ein Naturprodukt<br />
ist, muss man bei Verformungen bestimmte Grenzen beachten. Der kleinste Radius ist abhängig<br />
von der eingesetzten Furnierdicken und liegt bei einem 90 Grad Winkel bei 12 mm. Eine Verjüngung<br />
der Formteile ist möglich. Die Möglichke<strong>it</strong> der dreidimensionalen Verformung ist für Polsterteile<br />
kaum begrenzt. Für Sichtholz sind leichte Verformungen bis zum Auftreten von Rissen oder<br />
Stauchungen des Furniers möglich. Was m<strong>it</strong> fester Pappe verformbar ist, lässt sich auch aus Formsperrholz<br />
herstellen, da sich beides ähnlich verhält. Diese Grenzen können durch die Verwendung<br />
von speziellen 3D-Furnieren überschr<strong>it</strong>ten werden, die allerdings aufwändiger in der Herstellung<br />
sind und dadurch m<strong>it</strong> Mehrkosten verbunden sind.<br />
18
Bearbe<strong>it</strong>ung<br />
Die dreidimensional verformten Formsperrholz-Rohlinge für S<strong>it</strong>ze, Schalen und Lehnen werden<br />
m<strong>it</strong> mehrachsigen CNC-Fräsmaschinen konturgefräst und bei Bedarf gebohrt. Die Variantenvielfalt<br />
ist hierbei sehr hoch, da für andere Konturen nur neue Fräsprogramme geschrieben werden.<br />
Nach dem Schleifen der Kanten und der Montage der Befestigungsbeschläge sind sie fertig für die<br />
Lackierung.<br />
Formschichtholz-Rohlinge für Stuhlgestelle und Komponenten aus, werden computergesteuert<br />
aufgetrennt, geschliffen und m<strong>it</strong> selbstrüstenden CNC-Fräsmaschinen we<strong>it</strong>erbearbe<strong>it</strong>et. Es können<br />
spezielle Verbindungstechniken, wie Schraub-, Dübel-, Keilzinken-, Feder- oder Schl<strong>it</strong>z- und<br />
Zapfenverbindungen eingesetzt werden, um einbaufertige Komponenten oder komplette Gestelle<br />
herzustellen.<br />
Se<strong>it</strong>e „Formsperrholz“. In: Wikipedia, Die freie Enzyklopädie. Bearbe<strong>it</strong>ungsstand: 25. Juni 2010, 17:16 UTC. URL: http://<br />
de.wikipedia.org/w/index.php?t<strong>it</strong>le=Formsperrholz&oldid=75990985 (Abgerufen: 25. März 2011, 23:44 UTC)<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 19
Eigenes Projekt<br />
Das Thema/Material Formholz soll anhand eines eigenen Projektes bearbe<strong>it</strong>et werden. Die Themenwahl<br />
ist frei, muss aber den Material- und auch den Ze<strong>it</strong>vorgaben gerecht werden. Als Material<br />
dürfen neben Formholz auch andere Stoffe zum Einsatz kommen, diese dürfen die Gestaltung<br />
jedoch nicht dominieren. Als Themenkomplexe bieten sich Möbel, Sport- und andere Geräte und<br />
Innenarch<strong>it</strong>ektur an.<br />
Persönliche Themensuche:<br />
1. Schranksystem<br />
2. Regalsystem<br />
3. Schl<strong>it</strong>ten<br />
4. Notebookständer<br />
5. Hausfassade<br />
Der Notebookständer als sehr neues Möbel/Gerät ist dabei noch am wenigsten bearbe<strong>it</strong>et worden<br />
und dem Material (Form-)Holz nicht automatisch zugeordnet - das macht ihn spannend. Dagegen<br />
sind die trad<strong>it</strong>ionellen Schrank- oder Regalsysteme schon oft in Holz oder Formholz gebaut und<br />
gedacht worden.<br />
20
Notebookständer<br />
Ein Notebookständer ist für solche Personen sinnvoll, die längere Ze<strong>it</strong> an einem festen Arbe<strong>it</strong>splatz<br />
m<strong>it</strong> dem Notebook arbe<strong>it</strong>en und zumeist keinen Desktop-PC haben oder das Notebook zusätzlich<br />
dazu verwenden. Ein Notebookständer verbindet so zumindest teilweise die Vorteile eines Notebooks<br />
(Flexibil<strong>it</strong>ät) m<strong>it</strong> denen eines Desktop-PCs (Aufbau, Hardware, Ergonomie)<br />
Mögliche Zielgruppen sind also z.B. Schüler, Studenten (meist nur 1 Gerät); Büroarbe<strong>it</strong>ende m<strong>it</strong><br />
(zusätzlichem) Notebook<br />
Anforderungen<br />
1. Ergonomie: Erhöhung des Notebooks um 15-25 cm<br />
Falsches S<strong>it</strong>zen am Schreibtisch, v.a. beim Arbe<strong>it</strong>en am Notebook, fördert<br />
Nackenverspannungen, Rückenschmerzen und Konzentrationsprobleme.<br />
Die besondere Problematik des Notebooks ist, dass der Bildschirm<br />
direkt auf dem Tisch aufliegt und der Blick zu we<strong>it</strong> nach unten<br />
geführt werden muss. Um den Blickwinkel auf rückenschonende Maße<br />
zu bringen, sollte die Oberkante eines Bildschirms ca. 5cm unter der<br />
Augenhöhe liegen. D.h. das Notebook muss um ca. 15-25 cm angehoben<br />
werden.<br />
http://www.repet<strong>it</strong>ive-strain-injury.de/<br />
ergonomie-am-arbe<strong>it</strong>splatz.gif<br />
Dadurch ist die Notebooktastatur jedoch nur schwer nutzbar; Da aber<br />
auch das dauerhafte Nutzen der Notebooktastatur wegen einer zu kleinen<br />
Auflagefläche für die Hände nicht optimal ist, ist die Nutzung einer externen Tastatur sinnvoll.<br />
Um das Verwenden der Notebooktastatur dennoch zu vereinfachen (für Sondertasten etc.) ist eine<br />
leichte Neigung der Auflagefläche denkbar.<br />
2. Ordnung: Kabelführung, Anschluss und Verstauung von Peripheriegeräten<br />
Das Verwenden eines Notebookständers sollte den Schreibtisch nicht zusätzlich vollstellen. Wünschenswert<br />
wäre daher, wenn er bei der Strukturierung des Arbe<strong>it</strong>splatzes helfen würde: Platz darunter/darin<br />
für Peripheriegeräte wie Tastatur, Maus oder externe Festplatten und eine Möglichke<strong>it</strong><br />
die zahlreichen Kabel zu bündeln und zu befestigen, sodass sich das ab- und anschließen der Kabel<br />
vereinfacht.<br />
3. Belüftung<br />
Durch das Aufliegen des Notebooks auf einer geraden Oberfläche ist die Zirkulierung von Luft zur<br />
Kühlung meist nicht optimal. Ein Notebookständer sollte die Belüftung daher vereinfachen oder<br />
fördern. Eine Wölbung oder Perforierung der Auflageflläche sind Lösungsmöglichke<strong>it</strong>en.<br />
4. Ästhetik<br />
Bedingt durch das organische Material Formholz und dessen Verarbe<strong>it</strong>ung (Rundungen!) ergibt<br />
sich ein Kontrast zu den technischen Geräten, die zumeist aus Kunststoff oder Metall bestehen.<br />
Dieser Kontrast könnte we<strong>it</strong>er ausgereizt werden.<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 21
1 2 3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
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10<br />
11<br />
12<br />
22<br />
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Beispiele Laptopständer<br />
Eine ausführliche Recherche zeigt die verschiedenen existierenden Modelle von Notebook-/<br />
Laptopständern. Diese bestehen zumeist aus Metall und/oder Kunststoff und passen sich<br />
äußerlich zumeist an das technische Aussehen der Geräte an; z.B. durch die Farbgebung<br />
metallisch oder schwarz. Die Form unterscheidet sind sehr, jedoch bieten die meisten Modelle<br />
eine mehr oder weniger starke Erhöhung und Schrägstellung des Notebooks (→ Ergonomie).<br />
Die Möglichke<strong>it</strong> zur Unterbringung und Organisierung von Peripherigeräten ist<br />
teilweise gegeben (siehe 8 und 9). Durch zusätzliche Hardware im Ständer werden teilweise<br />
sogar Peripheriegeräte integriert (Lautsprecher, zusätzliche Lüfter; siehe 14). Die Belüftung<br />
wird teilweise (passiv) unterstützt (siehe 7 und 12). Eine Besondere Ästhetik bieten<br />
v.a. alto express (4 und 5) und mStand (8), bei den restlichen Modellen steht der Funktionalismus<br />
im Fordergrund.<br />
1-3. Notebook k<strong>it</strong> mk605, Log<strong>it</strong>ech<br />
http://www.log<strong>it</strong>ech.com/de-at/notebook-products/stands/devices/6229<br />
4-5. Alto express, Log<strong>it</strong>ech<br />
http://cdn1.techbargains.com/icache/2009/11/27/12593314604997.jpeg<br />
http://www.techsouq.com/images/Log<strong>it</strong>ech-Alto-Express-Notebook-Stand.jpg<br />
6. folding notebook stand, aviiq<br />
http://www.wired.com/images_blogs/gadgetlab/2010/10/NewImage.jpeg<br />
7. Elevator, Griffin<br />
http://www.griffintechnology.com/images/assets/headers/0000/0374/elevator_1.jpg<br />
8. mStand, Rain Design<br />
http://www.luxist.de/luxist/wp-content/uploads/2007/04/mstad.jpg<br />
9. Acrylglasständer Deluxe<br />
http://www.acrylglasidee.de/pics/produkte/1015-1.jpg<br />
10. Ikea Hack<br />
http://www.wired.com/images_blogs/gadgetlab/2010/06/tvinbed2.jpg<br />
11. Notebook Auflage „Ergonomic“ General Office<br />
http://ecx.images-amazon.com/images/I/41aT7Ds8VNL._SL500_AA300_.jpg<br />
12. hama notebookständer<br />
http://ecx.images-amazon.com/images/I/313DUmQA-yL.jpg<br />
13. LX600MB, 3M<br />
http://solutions.3m.com/3MContentRetrievalAPI/BlobServlet?locale=en_US&lmd=1183059210000<br />
&assetId=1180572608232&assetType=MMM_Image&blobAttribute=ImageFile<br />
14. xb3000 Expansion Base, hp<br />
http://img.tomshardware.com/de/2006/12/11/hp_pavilion_dv2029ea/dv2000_plus_stand_big.jpg<br />
15. Laptop Mount on Height-Adjustable Arm w<strong>it</strong>h Oversize Notebook Tray, ergo in demand<br />
http://www.ergoindemand.com/images_store/60-7011-8252_180.jpg<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 23
Entwurf<br />
Erste Scribbles und Skizzen dienen der Ideenfindung. Konzepte von Kabelführungen, Hardware-<br />
Aufbewahrungsmöglichke<strong>it</strong>en und Ergonomie werden versucht. Die we<strong>it</strong>ere Formfindung findet jedoch<br />
vor allem m<strong>it</strong> Hilfe von Papiermodellen statt, da hier die Abwickelbarke<strong>it</strong> impliz<strong>it</strong> gegeben ist.<br />
24
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 25
Modelle Notebookständer<br />
Papiermodelle<br />
Erste Experimente in der Formgebung finden m<strong>it</strong> Hilfe von kleinen Papiermodellen (ca. M 1:5) statt.<br />
Durch die Verwendung von Falttechniken und Papier als Material ist sichergestellt, dass die Modelle<br />
abwickelbar sind. Die Ergebnisse sind auf den acht Bildern an der Se<strong>it</strong>e zu sehen.<br />
Nach dieser Phase habe ich an zwei Grundformen we<strong>it</strong>ergearbe<strong>it</strong>et (zu sehen in den Bildern 4 und<br />
5). Diesen beiden Versionen ist gemeinsam, dass sie aus einem prinzipiell rechtwinkligen Papierstreifen,<br />
der verschieden eingeschn<strong>it</strong>ten und gefaltet wird.<br />
26
1 2<br />
3 4<br />
5 6<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 27<br />
7 8
Variante I<br />
Die erste Variante ist durch zwei schmale Stege entlangs der langen<br />
Ränder des Grundrechteckes definiert. Der m<strong>it</strong>tlere Teil des<br />
Rechtecks wird nach unten geknickt, die Stege werden einmal<br />
nach innen gefaltet. Dadurch entsteht eine offene Auflagefläche<br />
oben und eine Stufe nach unten, die als Ablagefläche genutzt werden<br />
kann. Mehrere Versionen durch unterschiedliche Konturen<br />
verschieben die Proportionen leicht.<br />
Anschließend habe ich ein Modell im Maßstab 1:2 erstellt und m<strong>it</strong><br />
Holzim<strong>it</strong>atfolie überzogen, um einen realistischen Eindruck von<br />
der Form zu bekommen.<br />
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Variante II<br />
Die zwe<strong>it</strong>e Variante besteht aus einem längeren Streifen, der entlang<br />
zweier Kanten U-fömig geknickt wird, wobei die offene Se<strong>it</strong>e<br />
nach vorne zeigt. Eine Aussparung in der M<strong>it</strong>te ermöglicht eine<br />
Wölbung der Flächen. In mehreren Versuchen habe ich die optimalen<br />
Proportionen, Konturenführung und Faltung gesucht.<br />
Auch hiervon habe ich ein Pappmodell (M 1:2) erstellt und m<strong>it</strong> Holzim<strong>it</strong>atfolie<br />
überzogen.<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 29
Die Kontur<br />
We<strong>it</strong>erbearbe<strong>it</strong>ung von Variante II<br />
Nach einem Vergleich zwischen Variante I und II entschied ich mich für die zwe<strong>it</strong>e Variante, da<br />
diese durch Biegung und Schl<strong>it</strong>z eine besondere und sehr ästhetisches Ausssehen bekam. Die Kr<strong>it</strong>erien<br />
Ergonomie, Ordnung und Belüftung sind ebenfalls abgedeckt.<br />
Um die Form we<strong>it</strong>er zu verfeinern, bearbe<strong>it</strong>ete ich die Kontur we<strong>it</strong>er, insbesondere an der unteren,<br />
vorderen Kante und am Rücken. Das Ergebnis ist eine gerade Vorderkante und ein leicht taillierter<br />
Rücken. Die genauen Maße und Konturführung sind in der Abbildung zu sehen.<br />
Problematik der Kanten<br />
Im Gegensatz zu den kleinen Papiermodellen muss bei größeren Modellen bzw. beim Formholzteil<br />
immer ein Radius von mehr als ca. 8mm vorhanden sein, d.h. es sind keine scharfen Knicke möglich.<br />
In den folgenden Modellen arbe<strong>it</strong>e ich diese Erkenntnis m<strong>it</strong> ein.<br />
30
630<br />
80<br />
30<br />
50<br />
10<br />
10<br />
200 180 250<br />
10<br />
10<br />
320<br />
SolidWorks Studentenlizenz<br />
Nur für akademische Zwecke<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 31
Modellbau<br />
Für den Bau eines realistischeren Modells<br />
(im Maßstab 1:2) habe ich eine Materialmischung<br />
aus relativ dünner Werkpappe (ca.<br />
0,5mm) und 3mm-Moosgummi gewählt.<br />
Das Moosgummi ist als auftragende Zwischenschicht<br />
gut geeignet, da es sich gut<br />
biegen, aber kaum stauchen/strecken oder<br />
knicken lässt. Som<strong>it</strong> ähnelt es den Eigenschaften<br />
von Formholz sehr. Die Werkpappe<br />
lässt sich zudem kontrolliert biegen und<br />
gibt so die Form. Indem ich eine Werkpappenschicht<br />
oben und eine unten anbringe<br />
erzeuge ich eine stabile Form<br />
Durch die starke Biegung des Stückes muss<br />
beachtet werden, dass sich die Ausschn<strong>it</strong>te<br />
einer jeden Schicht verändern. So muss die<br />
innerste Schicht mehr als einen Zentimeter<br />
kürzer sein als die äußerste. Aufgrund dieser<br />
Verschiebungen schneide ich die Kontur<br />
nur grob vor und korrigiere sie abschließend.<br />
Um ein zu starkes Aufklaffen nach dem<br />
Trocknen des Klebers zu verhindern, müssen<br />
die Schichten beim Kleben we<strong>it</strong>er als<br />
nötig zusammengedrückt werden.<br />
M<strong>it</strong> Hilfe dieser Technik sind drei Modelle<br />
entstanden.<br />
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Erstes Moosgummimodell<br />
noch Probleme m<strong>it</strong> aufklaffender Form<br />
Zwe<strong>it</strong>es Moosgummimodell<br />
Kanten und Oberfläche m<strong>it</strong> Papier bezogen; Linien zeigen Erzeugende an<br />
Dr<strong>it</strong>tes Moosgummimodell<br />
Kanten und Oberfläche m<strong>it</strong> Holzim<strong>it</strong>atfolie überzogen, dabei leichte Passprobleme; Form sehr stark gebogen<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 33
CAD-Modell<br />
Um aus dem Modell nun ein tatsächliches Formholzstück bauen zu können, ist eine Pressform nötig.<br />
Auf Grund der sehr organischen Linienführung ist es sinnvoll diese zuerst am PC zu Modellieren<br />
und dann aus Holz fräsen zu lassen. Dies bietet zudem eine we<strong>it</strong>ere Visualisierungsmöglichke<strong>it</strong><br />
der Idee.<br />
Um von dem manuell gefertigten Modell eine möglichst akkurate Ansicht zu bekommen, mustte<br />
das Modell von allen Richtungen möglichst gradlinien fotografiert werden. Darauf aufbauend habe<br />
ich dann in SolidWorks ein Modell des Notebookständers und eine Fräsform erstellt. Dabei ist es<br />
jedoch nicht möglich, die Abwickelbarke<strong>it</strong> zu überprüfen. sollten Stellen der Fräsform nicht abwickelbar<br />
sein, müssen diese händisch nachgearbe<strong>it</strong>et werden.<br />
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Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 35
ZWISCHENSTAND<br />
36<br />
ZWISCHENSTAND<br />
Ergebnis zu Ende der Vorlesungsfreien Ze<strong>it</strong><br />
• Teilnahme am BECKERCONTEST - Wettbewerb der<br />
Firma Becker KG zum Thema Formholzentwürfe<br />
• Kurspräsentation bei den Hochschultagen 20XI<br />
der HfK
Verve<br />
notebook riser<br />
Von Birg<strong>it</strong> <strong>Stenzel</strong><br />
Der Notebook-Ständer Verve ist die ideale Ergänzung für einen flexiblen Arbe<strong>it</strong>splatz.<br />
Die geschwungene, organische Form und das natürliche Material Formholz<br />
spielen m<strong>it</strong> dem Kontrast zur Optik der technischen Geräte, und machen den<br />
Notebook-Ständer zum stilvollen Blickfang auf dem Schreibtisch. Dabei erfüllt er<br />
mehrere Funktionen gleichze<strong>it</strong>ig: Der Ständer hebt das Notebook auf eine ergonomisch<br />
optimale Höhe an, die bei längeren Arbe<strong>it</strong>sze<strong>it</strong>en am Notebook den Rücken<br />
schont. Die gewölbte Auflagefläche fördert die Luftzirkulation unter dem Notebook<br />
und vermeidet so ein Überh<strong>it</strong>zen. Zudem ist der Arbe<strong>it</strong>splatz aufgeräumter,<br />
da alle Kabel gebündelt durch die Öffnung in der M<strong>it</strong>te des Ständers verschwinden<br />
und Peripheriegeräte platzsparend darunter verstaut werden können. So wird aus<br />
einem ungeordenten Schreibtischaufbau eine kompakte, moderne und ästhetische<br />
Arbe<strong>it</strong>smöglichke<strong>it</strong>.<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 37
Verve<br />
notebook riser<br />
von Birg<strong>it</strong> <strong>Stenzel</strong><br />
Kurs „<strong>wrap</strong> <strong>it</strong>“<br />
Prof. Oliver Niewiadomski<br />
3. Semester Integriertes Design<br />
Die ergonomisch optimale<br />
Höhe schont bei längeren<br />
Arbe<strong>it</strong>sze<strong>it</strong>en am<br />
Notebook den Rücken<br />
Die gewölbte Auflagefläche<br />
fördert die Luftzirkulation<br />
unter dem Notebook und<br />
vermeidet so ein Überh<strong>it</strong>zen<br />
Kabel verschwinden gebündelt<br />
durch die Öffnung in der M<strong>it</strong>te<br />
des Ständers und periphere<br />
Geräte können platzsparend<br />
darunter verstaut werden<br />
Die geschwungene, organische<br />
Form und das natürliche<br />
Material Formholz spielen<br />
m<strong>it</strong> dem Kontrast zur Optik<br />
der technischen Geräte<br />
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Kurspräsentation bei den Hochschultagen 20XI<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 39
CAD-Modell - We<strong>it</strong>erentwicklung<br />
Ein Problem m<strong>it</strong> der ersten Verion des Notebookständers ist, dass die Notebooks möglicherweise<br />
von der schrägen Fläche rutschen könnten. Deshalb habe ich die Kanten abgeflacht und m<strong>it</strong> einer<br />
Gummierung versehen, die den Computer an Ort und Stelle hält.<br />
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Technische Zeichnung<br />
320<br />
HfK-Bremen<br />
Birg<strong>it</strong> <strong>Stenzel</strong><br />
b.stenzel@hfk-bremen.de<br />
Verve Notebookriser<br />
Teil<br />
Wrap <strong>it</strong>!<br />
Projekt<br />
O. Niewiadomski<br />
Kunde<br />
287<br />
Formholz, teilweise gummiert<br />
Material<br />
Birg<strong>it</strong> <strong>Stenzel</strong> Fre<strong>it</strong>ag, 25. März 2011 23:40:00<br />
Gezeichnet<br />
Laptopstand6<br />
Datum<br />
Zeichnungs-Nr. / Datei-Name<br />
1:5 1/1<br />
Maßstab<br />
A4<br />
Format<br />
Blatt<br />
283 51<br />
177<br />
30<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 41
Bau in Formholz<br />
Im Anschluss an den Modellbau in Papier und Co soll auch ein Formholz Prototyp gebaut werden.<br />
Die Arbe<strong>it</strong> m<strong>it</strong> dem Formholz ist dabei anspruchsvoll, da sich das organische Material weniger<br />
leicht verformen lässt als Papier und auch der Form- und Verklebeprozess unberechenbar verläuft.<br />
Bis ein guter Prototyp entsteht müssen einige Experimente m<strong>it</strong> dem Material und Anpassungen<br />
der Herangehensweise gemacht werden, dam<strong>it</strong> es besser eingeschätzt werden kann.<br />
Die Pressform<br />
Die Pressform le<strong>it</strong>e ich aus dem CAD-Modell ab und lasse sie fräsen. Dabei muss die Form in eine<br />
obere und untere Hälfte getrennt werden, dam<strong>it</strong> die CNC-Fräse alle Breiche fräsen kann. Zudem<br />
trenne ich die Form auch senkrecht m<strong>it</strong>tig, dam<strong>it</strong> das spätere Herauslösen der Furniere aus der<br />
schüsselartigen Form möglich ist (Bilder 1 und 2).<br />
Korrektur der Form<br />
1 2<br />
Nach ersten Versuchen stellt sich heraus, dass die am Computer modulierte und gefräste Form<br />
nicht korrekt abwickelbar ist. Jedoch behebt das Einfügen eines ca. 2,5 cm bre<strong>it</strong>en Keiles in der<br />
M<strong>it</strong>te der Form diese Probleme we<strong>it</strong>gehend (s. Abb. 3). Allerdings ist das Buchenholzfurnier nicht<br />
biegsam genug, sich in die Form einzupassen und bricht. Auch ein Einweichen der Furniere löst<br />
diese Probleme nicht.<br />
In der Konsequenz müssen die Hälften zunächst getrennt m<strong>it</strong> Formholz zu überzogen werden,<br />
diese anschließend zusammengefügt und – wenn möglich – eine letzte Schicht über beide Hälften<br />
gemeinsam geklebt werden. Dafür muss jedoch die Innense<strong>it</strong>e der Form aufgebaut werden, dam<strong>it</strong><br />
genug Überstand vorhanden ist (Abb. 4).<br />
3 4<br />
42
Die Furniere<br />
Die bere<strong>it</strong>s eingeweichten Furniere werden für mehrere Stunden auf die beiden Formhälften aufgezogen<br />
in der Hoffnung, das Verleimen zu vereinfachen. Allerdings sind die feuchten Furniere<br />
aufgequollen und ziehen sich beim Trocknen wieder zusammen, sodass Risse entstehen (Abb. 5).<br />
Nach Versuchen m<strong>it</strong> trockenen Furnieren (Abb. 6) zeigt sich aber, dass die Hälften auch m<strong>it</strong> trockenen<br />
Furnieren pressbar sind.<br />
5 6<br />
Das Pressen<br />
Um die Form zu pressen, werden jeweils 3 Furniere eingeleimt, um die Pressform gewickelt und<br />
dort m<strong>it</strong> Klebeband fixiert; dabei ist Eile geboten, dam<strong>it</strong> der Leim nicht frühze<strong>it</strong>ig abbindet. Anschließend<br />
werden die Formen in den Formsack gelegt und dort für mehrere Stunden belassen<br />
(Abb. 7). Dieser Prozess wird mehrmals wiederholt, bis die gewünschte Schichtstärke erreicht ist<br />
(Abb. 8).<br />
Der Formsack ist ein großer Gummisack, der m<strong>it</strong> einer Vakkumpumpe evakuiert werden kann und<br />
durch den Unterdruck an die Form gepresst wird. Meine Versuchen zeigen, dass die Pos<strong>it</strong>ion der<br />
Teile im Formsack wichtig ist, da ein falscher Faltenwurf des Materials die Furniere verschieben<br />
kann und so Lücken zwischen den Schichten entstehen. Tendenziell werden Rundungen durch den<br />
Druck so meist schärfer; verhältnismäßig gerade Flächen bere<strong>it</strong>en weniger Probleme.<br />
7 8<br />
Dokumentation <strong>wrap</strong> <strong>it</strong> 43