Das TP A05 (Noennig) erforscht, wie durch gezielte Inspirationsimpulse v. a. durch visionäre Werke aus den bildenden Künsten und der Literatur tradierte Denkmuster im Bauwesen aufgebrochen werden können. Es entwickelt und validiert eine eigenständige Methode, die Ingenieur*innen dazu befähigt, neue Inspirationsquellen zu erschließen, um radikal andere Entwurfs- und Konstruktionsideen in hoher Geschwindigkeit und Quantität zu generieren. Um neue Konzeptionspfade auszuloten und die Output-Rate von Ideen und Innovationen zu erhöhen, werden Techniken aus den Design Sciences, der Kreativitäts- und Innovationsforschung wie auch digitale Informations- und Wissenstechnologien im neuen Verfahren des 'Invention Engineering' zusammengeführt.
Die kombinatorische Vielfalt der Einflussgrößen auf den Energieverbrauch von Gebäuden verursacht meistens Unsicherheit in der Planung. Ziel dieses Projektes ist es, für Architekten und Fachplaner eine umfassende Matrix zu erstellen, die es erlaubt, die Auswirkungen von Planungsschritten auf den Energiehaushalt und die Behaglichkeit von Gebäuden hinreichend genau zu bewerten und Alternativen gegeneinander abzuwägen. Anhand eines standardisierten Bürogebäudes werden unter Berücksichtigung der äußeren und inneren Lasten und für definierte zu erreichende Raumzustände alle wichtigen Faktoren wie z.B. der Anteil an thermisch aktiver Masse oder der Grad an Verglasung variiert. Die zur Anwendung kommende Methode der thermischen Gebäudesimulation und Strömungssimulation erlaubt eine sehr differenzierte Betrachtungsweise.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens Timber Earth Slab (T.E.S.) schließen sich Branchenexperten aus der Industrie aus den Bereichen Holzbau und Lehmbau mit Professuren der TU München aus den Disziplinen Digitaler Fertigung, Holzbau und Baukonstruktion, Klimadesign und Architektur zusammen, um im mehrgeschossigen Holzbau einen grundlegenden Beitrag hin zum CO2-neutralen Bauen anzustoßen: T.E.S., eine industriell gefertigte Net-Zero Holz-Lehm-Decke. Geschossdecken sind eine zentrale Komponente für das Erreichen der CO2-Neutralität im mehrgeschossigen Holzbau mit sehr hohen Anforderungen an den Brandschutz, thermischer Masse und Schallschutz. T.E.S. kombiniert computergestütztes Design, robotisch gestützte Fertigung und Materialtechnologie, um eine neue innovative Lösung für die industrielle Fertigung eines ressourceneffizienten und funktionsintegrierten Deckensystems aus Holz und Lehm zu erforschen, das alle strukturellen und bautechnischen Anforderungen für den mehrgeschossigen Holzbau erfüllt, außerdem CO2-neutral hergestellt werden kann und vollständig rezyklierbar ist. Mithilfe der Materialtechnologie des ETH-Spinoffs Oxara, mit der Lehm mit geringem Wasseranteil fließfähig gemacht und vergossen werden kann, und robotischer Fertigungstechnologie, die die maßgeschneiderte Herstellung einer auf den Fließlehm abgestimmten feingliedrigen Holzkonstruktion ermöglicht, verspricht T.E.S. ein hybrides Deckensystem, welches die Stärken beider Materialien ideal kombinieren lässt: Durch die guten statischen Eigenschaften von Holz in Kombination mit den positiven Eigenschaften des Lehms hinsichtlich thermischer Masse, der Möglichkeiten zur thermischen Aktivierung, Brandschutz und Schallschutz können mit T.E.S. Nachhaltigkeit, Performativität und Kosteneffizienz in einer Deckenkonstruktion zusammengebracht werden.
Ziel des Verbundvorhabens EffF3D ist die Entwicklung einer effizienten Prozesskette zur Massenfertigung von komplex geformten und funktionalisierten Dünngläsern (Glasdicke kleiner als 3 mm) basierend auf nicht-isothermen Umformprozessen. Im Vergleich mit den etablierten Prozessketten ist die vorgeschlagene in der Lage, den Energieeinsatz um 67% und dadurch anteilig den CO2-Ausstoß um 63% zu reduzieren. Durch die hohe Marktdurchdringung des Dünnglases wurde allein in der Unterhaltungsbranche 2019 ein Marktvolumen von 1,37 Milliarden Dünngläsern (Absatz Smartphones weltweit) adressiert. Dazu kommen weitere 75 Millionen Dünngläser im Jahr 2019 aus dem Automobilbau, Sensorik und Architektur. Von diesen Dünngläsern sind etwa 70% mit Funktionsschichten oder -strukturen (Haptik, Hydrophobie, Antireflexion, etc.) versehen. Die Funktionalisierung wird heutzutage entweder über Ätzverfahren mit umweltgefährdenden Stoffen oder durch strukturierte Formeinsätzen mit geringer Werkzeugstandzeit eingebracht. Das Verbundvorhaben ‘EffF3D’ erforscht die vorgelagerte Funktionalisierung der Glasrohlinge durch Laserstrukturierung mit anschließendem nicht-isothermen Glasumformprozess. Die nicht-isotherme Glasumformung steigert, aufgrund hoher Werkzeugstand- und Taktzeiten die Material- und Ressourceneffizienz gegenüber konkurrierenden Formgebungsverfahren. In einer ersten Abschätzung der neuartigen Prozesskette wird der Massenmarkt mit einem prognostizierten Stückpreis zwischen 3 € und 4 € erreicht, bei der oben genannten Erhöhung der ökologischen Verträglichkeit.