Erfassung, Formanalyse und Modellierung des FUTURO-Hauses von Matti Suuronen

Autor: Katharina Ratke
Titel: Erfassung, Formanalyse und Modellierung des FUTURO-Hauses von Matti Suuronen
Art: Diplomarbeit
Jahr, Nr.: 2006, #393
Betreuer: Dipl.-Ing. Thomas Weber (TU München, LfG)

Aufgabenstellung

 

Die Präsentation von Gegenwartskunst kann heute durch moderne Vermessungstechnik auch virtuell erfolgen, insbesondere, wenn entferte, nicht verlagerbare Objekte in Museen gezeigt werden sollen. Das dreidimensionale Abtasten mit einem terrestrischen Laserscanner stellt eine der möglichen Erfassungsmethoden dar. Der Weg von Rohprodukt des 1:1 Digitizers, einer digitalen Punktewolke aus Millionenvon Raumpunkten, bis zu einem animierbaren CAD-Objekt ist noch weit von der Automation entfernt. Der Diplomandin wird die Aufgabe gestellt, für ein voluminöses Kunstobjekt, eines der letzten Exemplare des Futuro-Hauses von Matti Suuronen, entsprechende Algorithmen auszuarbeiten. Ausgehend von der Vermessung mittels Laserscanning, ist eine Analyse zur Unterstützung der Restaurierung und eine detaillierte Modellierung für die Präsentation in der Münchner Pinakothek der Moderne zu leisten. Die zentrale Herausforderung stellt die optimale Approximation der vorkommenden geometrischen Formen, allesamt Quadriken, dar. Dazu soll eine Software erstellt werden, welche auf Basis der analytischen Geometrie und der Ausgleichungsrechnung bestangepasste Körper in die entsprechenden Untermengen der Gesamtpunktwolke einrechnet und die Verteilung der Abweichungen davon im Sinne von Deformationen untersuchen lässt.

Kurzfassung

Im Jahre 1968 wurde Futuro - ein Kunststoffgebäude, von dem finnischen Architekten Matti Suuronen als eine Skihütte bzw. ein Ferienhaus entworfen. Futuro, besaß folgende wichtige Eigenschaften. Es war:

• langlebig, strapazierfähig und kostengünstig;
• installierbar in jedem Gelände, wegen seiner Stahlbeine variabler Länge;
• mit einfachen Mitteln zu montieren;
• schnell zu heizen, wegen eingebautem Kamin und guter Isolierung;
• sowie problemlos zu transportieren per Hubschrauber oder LkW.

Der Prototyp beinhaltete einen Wohn-, zwei Schlafräume, eine Kitchenette, ein Badezimmer mit Toilette sowie einen Vorraum mit Garderobe. Eine wichtige Besonderheit von Futuro war, dass man mit Hilfe von Trennwänden den Innenraum flexibel gestalten konnte, indem man zusätzliche temporäre „Gästezimmer“ schuf. 2004 bereitete die Neue Sammlung des Staatlichen Museums für Angewandte Kunst in der Pinakothek der Moderne in München ein Projekt zur Untersuchung, Dokumentation und Konservierung des sich in Berlin befindlichen originalen Futuro-Hauses vor. Für die Vermessungsarbeiten mittels Lasertechnologie wurde die Technische Universität München, Lehrstuhl für Geodäsie, in das Projekt eingebunden. Zum Einsatz kamen der Camera-View-Laserscanner HDS2500 und der Panorama-Scanner HDS3000 der Firma Leica.

Anhand der aufgenommenen digitalen Daten sollten Verformungen und Schäden, die am Futuro im Laufe der Jahre aufgetreten sind, nachgewiesen und dokumentiert werden. Die geometrische Form des Futuro war zu bestimmen und ein dreidimensionales Modell des Hauses sollte entstehen, welches das futuristische Gebäude veranschaulichen und als Vorlage für die Schadensdokumentation dienen sollte. Im Rahmen der Datenauswertung entstand ein Programmpaket, welches auf der Grundlage einer Ausgleichung die automatische Klassifikation von Flächen 2.Ordnung ermöglicht. Anhand der 3D-Laserscannerpunktwolke ließ sich der Futuro-Körper als ein Rotationsellipsoid mit den Halbachsen a=3.925m und b=1.891m klassifizieren.

Die Zylinder-Projektion bildete die Grundlage zur Transformation der lokalen kartesischen in ellipsoidische Koordinaten, die eine Analyse der Objektoberfläche erlauben. Die Farben geben Aufschluss über eventuelle Deformationen des Futuro-Objektes, wie beispielsweise im Bereich zwischen 220° und 260° Länge und 25° und 35° Breite. Des weiteren wird die Aufteilung des futuristischen Wohnbeispiels in 16 Segmente deutlich. Weiße Stellen entsprechen den Bereichen in denen keine Scandaten der Ellipsoidoberfläche vorhanden waren, wie z.B. in den Bereichen der Fenster und der Tür, sowie an unzugänglichen Stellen. Die ermittelten Flächenparameter und weitere Informationen der Punktwolke ermöglichen die digitale Rekonstruktion (Reverse Engineering) der Baupläne zur Dokumentation und Visualisierung des architektonischen Designs. Bei der Modellierung fiel auf, dass sich die Inneneinrichtung des Futuro-Hauses durch ellipsenförmige Details auszeichnet. Man findet sie als Fenster, Türgriffe, als Beleuchtungs- und Dekorationselemente in den Stuhllehnen usw.. In den nachfolgenden Abbildungen sind die detailreich modellierten Innen- und Außenansichten des Futuro zu sehen. Es besteht außerdem die Möglichkeit, anhand des erzeugten 3D-Modells einen Kameraflug durch das Gebäude zu berechnen.