Hoe komt het dat lotusbladeren uit zichzelf vuilafstotend zijn? Het antwoord ligt in de microstructuur van het oppervlak van de bladeren. Als je ze onder een microscoop bekijkt zie je hobbeltjes die te klein zijn om waterdruppels erop te laten hechten. Dankzij dit golvende oppervlak rust de druppel meer op lucht dan op het blad zelf, en kan hij nergens aan vast blijven kleven. Terwijl de waterdruppel naar beneden rolt neemt hij het vuil wat zich op het oppervlak bevindt mee.

Dit zelfreinigende effect wordt tegenwoordig toegepast in nieuwe verfsoorten. Een voorbeeld hiervan is onderstaand kantoorgebouw in Kroatië, ontworpen door Rusan Architektura. De parelwitte huid zal niet snel vies worden dankzij de toepassing van zelfreinigende verf.

Het kantoorgebouw van Lumenart is voorzien van zelfreinigende verf

2. De geruisloze vlucht van een uil

Het dagelijkse menu van een uil bestaat voor vier vijfde uit muizen. Om dat beweeglijke voedsel te kunnen vangen is het handig dat de prooi je niet hoort aankomen. Om het geluid van zijn vleugels te minimaliseren heeft een uil allerlei kleine haakjes aan de uiteinden van zijn veren. Deze oneffenheden zorgen voor minder luchtweerstand en ‘breken’ de geluidsgolven die normaliter door de verplaatsing van lucht worden gecreëerd.

Een toepassing in het dagelijks leven van deze techniek is de geluidsreductie van hogesnelheidstreinen. Bij snelheden hoger dan 200 km/h wordt meer geluidsoverlast geproduceerd door de verplaatsing van lucht dan het gedender van de wielen op de rails. De verbinding met de hoogspanningskabels – de stroomafnemer –  is hierbij één van de minst aerodynamische elementen. Door de vleugel van de uil te bestuderen en deze techniek met haakjes toe te passen hebben ingenieurs in Japan de geluidsproductie van de hogesnelheidstreinen weten te reduceren.

De stroomafnemer van een hogesnelheidstrein in Japan

3. De haakjes van klit

De klit is een plant die je in bermen en open plekken kunt vinden en staat erom bekend dat zijn kop aan kleding blijft hangen. Het idee voor klittenband ontstond toen de Zwitserse ingenieur Georges de Mestral zijn hond had uitgelaten en deze naderhand schoonmaakte van de klitbollen die eraan waren blijven hangen. Toen hij deze onder de microscoop legde ontdekte hij de haakjes die er voor zorgen dat het zo goed blijft plakken. Hij zag er een product in, patenteerde het en werd zo de schepper van het klittenband.

De plant klit en het daaruit ontstane klittenband

4. De drijfkracht van een waterlelie

De Victoria amazonica is een grote waterlelie met bladeren die wel drie meter in diameter kunnen worden. Deze Zuid-Amerikaanse waterplant heeft zulke sterke bladeren dat een kind zelfs op het drijvende blad kan gaan zitten. Die drijfkracht wordt gevormd door een fijnmazig netwerk van ribbes die vanuit het midden uitwaaieren. Deze ribben worden verbonden door onderlinge kleinere ribbes. Door de structuur van dit grid wordt lucht gevangen tussen het blad en het water, wat de lelie drijvend houdt.

De grote waterlelie inspireerde architect Vincent Callebaut om een cirkelvormige drijvende stad voor 50 000 inwoners te ontwerpen. Dé oplossing voor volkshuisvestingsproblemen bij een stijgende zeespiegel.

De Victoria amazonica en de drijvende stad

5. De sterkte van jouw botten

Botten uit het menselijk lichaam zijn waarschijnlijk zes keer zo sterk als staal. Mits de uitgeoefende kracht in de juiste richting wordt uitgeoefend, anders breken ze natuurlijk. Die sterkte is verbazingwekkend, want het skelet van een volwassen persoon weegt maar 4 tot 5 kilo.

Waar het menselijke skelet vooral goed in is, is het efficient omgaan met materiaal. Botten zijn zo gevormd dat al het overbodige materiaal wordt weggelaten, maar op de plekken waar vaak krachten op worden uitgeoefend zal het bot juist groeien. Mensen die bijvoorbeeld vaak hun kaakbeen belasten zullen een grotere kaak krijgen. Wil je een Arnold Schwarzenegger-look, dan is taaie kauwgom misschien een goed idee…

De Bone Chair van Joris Laarman

Inspiratieboek

Bovenstaande voorbeelden over de schoonheid van de natuur komen uit het boek Industry of Nature: Another Approach to Ecology. Het is geschreven door medewerkers van het Franse materialeninstituut Matério. De kern van het boek bestaat uit een 75-tal voorbeelden van technieken die we van de natuur kunnen leren. Een greep uit dit brede scala aan onderwerpen zijn, naast bovenstaande, bijvoorbeeld: de air-conditioning van een termieten heuvel, de sterkte van een spinnenweb, vliegtechniek, informatie-opslag en camouflage.

Deze inspiratie wordt voorafgegaan door een aantal artikelen waarin diverse experts op het gebied van biomimicry aan het woord komen. De rode draad in hun verhalen is dat we de natuur niet moeten domineren en uitpersen, maar juist respecteren en leren hoe zij de problemen oplost waar wij als mensheid tegenaan lopen. Ik heb er respect voor hoe deze mensen vol passie het beste voor mens en natuur nastreven. Eén van de geinterviewden, Janine Benhuys, verwoordt die passie als volgt:

Our apprenticeship to nature begins now, but it is a life-long process for every designer. There is so much to learn from the natural world! Part of the joy of my job is to watch people to be amazed, to fall in love, to realise that the universe is absolutely magical; it’s way beyond anybody’s science fiction fantasy, it’s better than that.

Voor mij als christen is dit boek een catalogus van alle geniale ideëen die God in zijn ontwerpen heeft gestopt. Ik heb er dan ook van genoten. De dieren- en plantenwereld zijn zó geraffineerd ontworpen om dat ik me kan blijven verbazen over alle ingenieuze details. Ik mag blij zijn als ik ooit een gebouw zal ontwerpen wat de compleetheid van een element uit de biologie kan evenaren.

Na het lezen van dit boek kun je onderstaand citaat van Leonardo da Vinci ter harte te nemen.

De tekst is ontworpen in het markante lettertype Galliard

Elk van de 75 technieken is voorzien van tekst...

... en schitterende illustraties, gemaakt door Dépli Design Studio

Welke voorbeelden uit de natuur inspireren jou?

Industry of Nature: Another Approach to Ecology; matério; Frame Publishers; 288 pagina’s gebonden; 49,90 euro.

In een door Architectenweb georganiseerd debat ging hij samen met andere panelleden in op de vraag of maquettes maken nog zinvol is nu we alles met de computer 3D kunnen tekenen. Dat bleek zeker het geval, want “een maquette is als een haardvuur waar je rondom kunt verzamelen”, aldus Sanne van der Burgh van MVRDV.
Een maquette is democratischer als een virtueel model, want van de laatste weet alleen degene die het getekend heeft echt hoe het in elkaar zit. Een maquette is makkelijk voor iedereen te begrijpen, en daardoor een betere manier om een ontwerp samen te bespreken. Filippo Lodi van UN studio gaf aan dat zij soms wel alleen digitaal werken omdat de deadlines extreem krap zijn. Tijd om een maquette te maken is er niet; met de computer ontwerpen is bijna altijd sneller.

Het voordeel van een fysieke maquette is dus het communicatief vermogen; een computermodel laat zich snel (en parametrisch) vervormen. Het zou ideaal zijn als deze twee eigenschappen in de toekomst verenigt zouden kunnen worden in een soort digitaal-fysieke modelleer techniek.

Maquette als kunstwerk

Maquettes beginnen soms een eigen leven te leiden; architecten vinden een maquette zo mooi dat er een ‘maquette van de maquette’ wordt gemaakt. Ook lijkt het de laatste jaren een sport te zijn om van elke ontwerpstap een model te maken. Blauw schuim is onverminderd populair voor de honderden massa varianten. “If we run out of blue foam, we use white foam”.
Niet al dit werk verdwijnt overigens in de vuilcontainer; naast stalling in de kelder worden bureaus steeds vaker benaderd door musea met de vraag of ze een maquette mogen kopen. Debatleider Michiel van Raaij merkte gevat op dat hij hier wel een nieuw businessmodel voor architectenbureaus in zag.

De ambacht van het bouwen

Volgens Anne Holtrop is het nog wel een verschil of je een maquette zelf maakt, of dat je hem laat produceren door een 3D printer. Architecten zeggen wel dat ze ‘bouwen’, maar in feite besteden ze dat werk aan iemand anders uit. Een maquette is misschien wel het laatste middel om zelf nog met bouwen bezig te zijn. Holtrop zelf werkt overigens nooit in blauw schuim. Zijn architectuur begint al bij het schaalmodel, de materiaalkeuze hiervan is in een vroeg stadium al belangrijk. Met hout, staal of kunststof kun je dan je ontwerp al een bepaalde materialiteit meegeven.
Aan zijn ontwerpen zie je duidelijk dat de maquette een belangrijke plaats inneemt tijdens het proces. ‘Is een maquette alleen representatief of ook architectuur in zichzelf?’ is een vraag die aan de orde kwam tijdens het debat. Holtrop verschilt van werkwijze ten opzichte van de andere bureaus; zijn werk bestaat uit maquettes in alle schaalgroottes. De sobere ruimtes van het hieronder afgebeelde tijdelijke museum hebben een vervreemdend effect. Het zijn geen maquettefoto’s, maar een 1:1 model waar je nieuwsgierig om de hoek kunt kijken, op zoek naar de bron van dat wonderschone strijklicht.

Wat zijn jouw ervaringen op de Material Xperience beurs?

Bovenstaande foto’s van het werk van Anne Holtrop zijn gemaakt door Bas Princen.

Op deze beker zie je duidelijk de lijnen waarmee hij opgebouwd is

Wieki Somers geeft menselijk as een 'second life' door er 3D mee te printen...

... ik weet niet of er echt as gebruikt is, maar het lijkt er verdacht veel op

Ik heb zo'n donkerblauw vermoeden dat deze flexibele ketting alleen met een 3D printer gemaakt kan worden

Letters in 3D print 'Another Dimension'

Een structuur die er duizelingwekkend ingewikkeld uitziet...

... ook van deze malienkolder vraag ik me af hoe hij uit één stuk geprint kan worden

Markus Kayser maakte een 3D printer waarmee hij van zand keramiek kan maken. Hieronder een filmpje over de werking van deze ‘Solar Sinter’. Op de tentoonstelling zijn een aantal potjes te zien die met deze techniek gemaakt zijn.

Een potje, gemaakt van zand

Door je hand voor een laser te houden kun je een digitale vorm modelleren

Stel je voor: een transparant materiaal wat minder weegt dan glas maar meer licht doorlaat. Het is 100% recyclebaar, heeft een zeer hoge isolatiewaarde en kan vier keer zijn eigen lengte uitrekken voordat het scheurt.

Het bestaat en heet etfe.

Buckminster Fuller (1895 – 1983) was een ingenieur en architect die als eerste aandacht vroeg voor het gewicht van gebouwen. Hij vergeleek deze met de veel efficiëntere schepen en vliegtuigen. In zijn ogen moesten gebouwen een zo minimaal mogelijke impact op de aarde hebben en hij noemde onze planeet dan ook ‘Spaceship Earth’.

Fuller’s motto was ‘efficiency = doing more with less’. Al lang voordat de term ‘duurzaamheid’ om de hoek kwam kijken was hij met dit onderwerp bezig. Hij ontwierp verscheidene lichte gebouwen en geodetische structuren, maar kreeg tijdens zijn leven weinig waardering voor zijn werk.

Ondertussen was het materiaal etfe al in 1940 ontwikkeld door DuPont. Het materiaal Teflon (ptfe) is er trouwens een broertje van en werd bij wijze van toeval ontdekt tijdens dit onderzoeksproces. In de eerste jaren werd etfe vooral in de chemische industrie gebruikt, omdat het goed bestand is tegen contact met chemische stoffen.
Na de oliecrisis van 1973-74 werd ook de architectuurwereld geïnteresseerd in dit materiaal; grondstoffen bleken niet oneindig en Fuller’s adagium — meer doen met minder — werd werkelijkheid voor veel projecten.

Burger’s Zoo in Arnhem

etfe folie werd in 1982 voor het eerst in een gebouw toegepast bij de Mangrove hal in de dierentuin Burger’s Zoo in Arnhem. In dat project was een fep-kussen dak geplaatst, maar dit was gaan scheuren. De bestaande stalen structuur werd hergebruikt en nieuwe etfe kussens werden erin geplaatst. Dit lichtdoorlatende dakmateriaal zorgde voor een vernieuwende tropische ervaring, waardoor het bezoekersaantal van de dierentuin verviervoudigde.

Het Eden Project: een tropische tuin met ETFE dak

Het Eden Project in Cornwall, UK

De meeste mensen kennen etfe van deze tropische tuin. Architect Nicolas Grimshaw en zijn team stonden voor de uitdaging om een transparante huid te bouwen met maximale lichtopbrengst en minimale constructie. Een glazen overkapping op deze schaal zou een zware constructie met zich mee hebben gebracht; dat was dus geen optie. Nadat ze diverse ontwerpstudies hadden gemaakt kwamen ze uit op een geodetische structuur die afgeleid is van het werk van Buckminster Fuller.

Het Olympisch zwembad in Beijing

Het dak van deze etfe ‘Water Cube’ heeft een gigantische overspanning in twee richtingen van 177 meter. Het op waterbubbels geïnspireerde ontwerp is opgedeeld in modules van 20 bij 40 meter om de structuur overzichtelijk te houden.

Ik denk dat dit het gebouw kans maakt op de prijs voor de dikste omhulling, want de wanden zijn 3,6 meter en het dak 7,2 meter dik. Oorzaak is de dubbele klimaat gevel die aan beide zijden bedekt is met een laag etfe kussens. En met 100 ton folie is er in dit gebouw drie keer zoveel verwerkt als bij het Eden project.

Doordat het plastic dak zo transparant is, heeft het gebouw de helft minder verlichting nodig dan een regulier zwembad van deze omvang. Ook hebben de etfe kussens een geluidsabsorberende werking, wat goed van te pas komt bij een echoput als een zwembad.

De dubbele huid zorgt ervoor dat het gebouw door alle seizoenen heen met minimale warmte- en koudeverliezen kan functioneren. ‘s Zomers zorgt ventilatie tussen de twee lagen ervoor dat het gebouw niet al te zeer opwarmt; ‘s winters is de tussenlaag dicht en houdt deze de warmte vast.

Het interieur van het Olympisch zwembad

Het boek

Meer informatie en voorbeeldprojecten kun je terugvinden in het boek etfe: Technology and Design. Het is een uitgave die grafisch goed verzorgd is, met mooie foto’s. Zelfs de tekst is goed leesbaar; iets wat in architectuurboeken nog wel eens tegenvalt. Het boek bevat zelfs een A4 etfe folie, zodat je zelf kunt voelen hoe sterk dit materiaal is. Dit meegeleverde monster is van hetzelfde materiaal als dat wat toegepast is in het Olympisch zwembad in Beijing.

Het boek laat me wel met een paar vraagtekens achter, want hoewel verscheidene keren wordt genoemd dat ‘iets goedkoper zou zijn als een vergelijkbare oplossing in glas’, lees je nergens hoe duur zo’n etfe gebouwschil nu is. Daarom lijkt dit boek een soort reclamefolder te zijn voor Vector Foiltec en andere bedrijven die etfe produceren. Ik denk dat er een pittig prijskaartje aan deze plasticsoort hangt, anders waren er wel meer projecten in gerealiseerd.

Op dit kleine minpuntje na is het een uitstekende bron van kennis als je wilt verdiepen in dit ‘bouwen met lucht’.

Op uitnodiging van het Materia Inspiration Centre ging ik naar het in de achterhoek gelegen plaatsje Enter. Inspiratie opdoen uit de meer dan 1000 verschillende materialen die men daar verzameld heeft. Voelen aan materialen is een eigenschap van architecten. Het beleven van een materiaal met al je zintuigen is veel natuurlijker dan het uitzoeken van een materiaal in een boek.

Unieke materialen

Opvallend aan de collectie is dat de materialen vrij uniek zijn en derhalve ook wel een uniek prijskaartje zullen hebben. De prijs van de materialen staat expres niet aangegeven om ontwerpers bij het maken van een keuze niet te beïnvloeden. Lichtdoorlatend beton, tegels met vloeibare inkt en doorzichtig kunststof met kiezels zijn enkele voorbeelden van materialen die er liggen. De gehele collectie is doorzoekbaar op internet.

Ook moet in het achterhoofd worden gehouden dat de getoonde materialen vooral geschikt zijn voor interieur architectuur. Gevelbekleding, dakbedekking, et cetera vormt een minderheid in de collectie. Ik denk dat het centrum op dit punt nog flink kan uitbreiden, er zijn bijvoorbeeld bijna geen bakstenen te zien. Baksteen is een materiaal wat veel toegepast wordt in de Nederlandse architectuur, en verdient dus meer aandacht.

Materialengids

De materialen die je in het centrum ziet hoef je niet allemaal te onthouden; men heeft een handige gids ontwikkeld waarin alle materialen en hun kenmerken staan. Elk materiaal is weergegeven met een foto en is voorzien van een korte omschrijving van de belangrijkste kenmerken.

Conclusie

Ik denk dat een materialen centrum als Materia een goed concept is. Alle materialen bij elkaar zien is erg handig bij het ontwerpen van een gebouw. Wel denk ik dat Materia een veel groter publiek kan bereiken als ze het centrum in hartje Rotterdam of Amsterdam zouden vestigen. Daar is een hoge dichtheid aan architectenbureaus, in de achterhoek niet.

Voor mij zou het centrum een succes zijn als ik er ‘even’ langs kan gaan. Misschien dat men bij het NAi een tweede centrum kan openen?

Doordat vroegere architecten dit materiaal niet doordacht toepasten kleeft er voor het grote publiek een negatief imago aan beton. Wie kent niet die lelijke, grijze, betonnen flats?

Gelukkig zien we tegenwoordig steeds meer parels binnen de moderne architectuur opduiken. Gebouwen met karakter, dankzij beton. In dit artikel een overzicht van de mogelijkheden van beton.

Materiaal eigenschappen

• Beton bestaat uit de grind, zand, lucht, water en cement. Het wordt in vloeibare vorm gestort en verhard na verloop van tijd. Beton is meestal na 28 dagen uitgehard.
• Beton weegt 2400 kg per m3.
• Gewapend beton is een zeer sterk materiaal. Het beton zelf kan druksterkte goed opnemen, en de stalen wapeningsstaven vangen de trekbelasting op.
• Bij beton hebben veel mensen de associatie ‘grijs’. Hoewel dat de standaard kleur is zijn tegenwoordig bijna alle kleuren beton te realiseren door kleurstoffen toe te voegen.

Holy Rosary kerk in de VS

Een minimalistisch ontwerp met in het werk gestorte beton. Meer info en foto’s.

Kantoor in Oostduinkerke

Het Belgische architectenbureau Buro 2 ontwierp een gebouw waar de betonnen constructie duidelijk zichtbaar is. Meer info en foto’s.

Villa Lea in Tsjechië

Meer info op de website van de architect.

Woning in Londen

Dit vind ik de meest indrukwekkende toepassing van beton en glas die ik ooit heb gezien, op foto althans. Bijna al het daglicht komt via een aantal dakramen. (In het tijdschrift A10 nummer 10 staan grotere foto’s) Website van de architect

Het Mercedes Benz Museum in Stuttgart

Het bekende ontwerp van UN Studio. De betonnen constructie is integraal onderdeel van het gebouw en de ruimtelijke beleving.

Tracasa kantoor

Kaal beton als gevelbekleding bij dit kantoorgebouw in Spanje. Meer info.

Kerk in Foligno

Door Massimiliano Fuksas. Bron.

Onderzoeksbibliotheek in Tsjechië

Textures

Afkomstig van CG textures.com