Das Forschungsprojekt „Climate Active Envelopes“ untersuchte die Entwicklung klimaaktiver Wand- und Fassadensysteme aus Ziegeln, die durch geometrische Differenzierung, Materialeigenschaften und digitale Planungs- und Fertigungsprozesse zur Verbesserung des urbanen Mikroklimas beitragen können. Ziel des Projektes war die Etablierung einer durchgängigen digitalen Prozesskette vom Entwurf über Simulation und Konfiguration bis zur robotischen Fertigung individualisierbarer Fassadenelemente.
Im Projekt wurde ein digitaler Design-to-Fabrication-Workflow entwickelt, der architektonische Gestaltung, mikroklimatische Simulation und automatisierte Fertigung miteinander verknüpft. Grundlage bildet ein parametrischer Designkonfigurator, der standortspezifische Klimadaten, geometrische Parameter und Fertigungslogik in einem gemeinsamen Datenmodell integriert. Auf dieser Basis konnten selbstverschattende Ziegelgeometrien entwickelt werden, die den solaren Wärmeeintrag reduzieren und somit zur Verbesserung des thermischen Außenraumkomforts beitragen.
Zur Validierung der Simulationen wurden mehrere Demonstratorwände errichtet und messtechnisch untersucht. Die Messungen zeigten, dass geometrisch differenzierte Fassaden mit erhöhter Eigenverschattung eine signifikante Reduktion der Oberflächentemperaturen erreichen können. Während einfache Verdrehungen von Ziegeln nur moderate Temperaturunterschiede bewirkten, konnten mit optimierten Verschattungsgeometrien Temperaturdifferenzen von bis zu etwa 10 Kelvin gegenüber flachen Referenzflächen gemessen werden. Dies bestätigt die Relevanz geometrischer Fassadenmodulationen als passive Strategie zur Reduktion urbaner Wärmebelastung.
Parallel wurde die robotische Fertigung komplexer Ziegelgeometrien erfolgreich demonstriert und ein Proof-of-Concept für die digitale Prozesskette vom Entwurf bis zur Fertigung erbracht. Das Projekt zeigt damit neue Möglichkeiten für klimaadaptive Gebäudehüllen auf, die architektonische Gestaltung, Bauphysik, Simulation und digitale Fertigung integrativ verbinden und langfristig wirtschaftliche Potenziale für die Bauindustrie eröffnen.
