BASIC RESEARCH 2.0

NETWORKING & SCIENCE TO PUBLIC

BASIC RESEARCH 2.0

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Eine Ausstellung an der Schnittstelle von Architektur, Materialforschung und atmosphärischer Wahrnehmung des Instituts für Architektur und Medien (IAM) – TU Graz.

An exhibition at the intersection of architecture, material research, and atmospheric perception by the Institute of Architecture and Media (IAM) – Graz University of Technology.

Vernissage / Opening: 12.05.2026, 19:30 Uhr / 7:30 pm

Ausstellung / Exhibition: 13.05.-28.09.2026, Mi-Mo 13.00-17.30 Uhr / Wed-Mon 1:00-5:30 pm

Die Ausstellung BASIC RESEARCH 2.0 präsentiert im Obergeschoß des MUWA experimentelle Arbeiten der ShapeLab-Forschungsgruppe des Instituts für Architektur und Medien (IAM), die von 2020 bis 2028 unter der Leitung von Assoc. Prof. Milena Stavrić im Rahmen des FWF-SFB-Projekts Advanced Computational Design (2020-2028) entwickelt werden.

Im Mittelpunkt der Ausstellung stehen aktuelle Forschungen zu materialbasierten und energieeffizienten Strategien für die Architektur. Gezeigt werden verdunstungsbasierte Kühlsysteme, die das natürliche Prinzip der Verdunstung nutzen, um Räume ohne konventionelle, energieintensive Klimatechnik zu temperieren. Ergänzt wird dies durch ein neu entwickeltes Schicht-Vernähsystem für den keramischen 3D-Druck, das einzelne Drucklagen entlang der Werkzeugbahnen mechanisch miteinander verbindet, stabilisiert und dadurch die strukturelle Leistungsfähigkeit additiv gefertigter Bauteile verbessert. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf neuartigen keramischen Materialien aus der Region des Neusiedler Sees, deren lokale mineralische Ressourcen für digitale Herstellungsprozesse erschlossen werden. Porosität, kapillare Wasserführung und regionale Materialkreisläufe werden dabei als gestalterische und technische Potenziale verstanden. Die Arbeiten zeigen, wie digitale Fabrikation und nachhaltige Materialforschung neue Perspektiven für ressourcenschonende Architektur eröffnen.

IAM-Forschungsgruppe – ShapeLab: Kristijan Ristoski, Lukas Gosch, Britta Nader, Julian Jauk, Hana Vašatko, Cornelia Ott, Renske Blok und Vladislav Tadić

Institutsleiter: Urs Hirschberg, Univ.-Prof. Dipl.-Arch. Dr.sc.ETH

Projektleiterin: Milena Stavrić, Assoc.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.  

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Kristijan Ristoski 
Kühlen mit 3D-gedruckten Ton-Minimalflächen 

Dieses Forschungsprojekt untersucht, wie Räume und Städte mit sehr wenig Energie gekühlt werden können. Dafür wurden spezielle Strukturen aus Ton mit einem 3D-Drucker hergestellt und anschließend gebrannt. So entsteht eine feste, poröse Keramik mit einer komplexen inneren Geometrie.

Das Kühlprinzip ist einfach: Wasser wird über das Keramikobjekt geführt und befeuchtet seine Oberfläche. Wenn warme Luft durch die feuchte Struktur strömt, verdunstet ein Teil des Wassers. Für diese Verdunstung wird Wärme aus der Luft entzogen. Die Luft wird dadurch kühler. Dieses Prinzip kennt man auch aus dem Alltag – zum Beispiel, wenn ein nasses Tuch im Wind kühlt.

Besonders wichtig ist dabei die Form der Keramik. Die gezeigten Strukturen besitzen viele Öffnungen und eine große Oberfläche. Dadurch kommt möglichst viel Luft mit feuchter Oberfläche in Kontakt. In den Versuchen wurden verschiedene geometrische Formen getestet. Die beste Variante konnte die Luft um 7 °C abkühlen – bei einem sehr geringen Stromverbrauch von ungefähr 9 Watt.

Das Projekt verbindet alte Prinzipien der Verdunstungskühlung mit neuen digitalen Herstellungsverfahren. Ziel ist es, nachhaltige und energiearme Kühlung für Architektur und öffentliche Räume weiterzuentwickeln.

Lukas Gosch
Ton trägt, wenn man ihn zusammennäht.
Ton als Baustoff der Zukunft: 3D-Druck mit fadenarmiertem Lehm

Ton und Lehm zählen zu den ältesten Baustoffen der Welt und erleben heute durch digitale Fertigung eine Renaissance. Im Vergleich zu Beton, der fast 8 Prozent der weltweiten CO2-Emissionen verursacht, sind Lehm und Ton erneuerbar, weltweit verfügbar, vollständig wiederverwertbar und nicht toxisch. Am Institut für Architektur und Medien (IAM) der Technischen Universität Graz wird im Rahmen des FWF-Forschungsprojekts "Materially and Structurally informed Materials" untersucht, wie diese traditionellen Materialien durch 3D-Druck in zeitgemäße Architektur überführt werden können.

Das zentrale Problem bei Ton ist seine mechanische Asymmetrie: Er ist extrem druckfest, versagt aber unter Zug- und Scherkräften. Genau hier setzt das entwickelte Patent an. Durch das gezielte Einbringen eines Basalt- oder Hanffadens während des Druckprozesses werden beide Kraftarten erheblich verstärkt. Das Ergebnis sind Bauteile, die stabiler, dünner, leichter und in der Lage sind, größere Überhänge zu tragen als unarmierte Vergleichsproben.

Die Steuerung der Fadenführung erfolgt über einen erweiterten G-Code, den standardisierten Maschinencode für 3D-Drucker. Dieser ermöglicht es, Dichte und Tiefe der Vernähung über den gesamten Wand- oder Gebäudequerschnitt präzise zu kontrollieren. Die Maschine kennt dabei die genauen Einstichpositionen bereits gedruckter Lagen und erzeugt darauf aufbauend optimierte Vernähmuster, die Kräfte lokal ableiten und Schwachstellen durch Doppelstiche vermeiden.

Die Leistungsfähigkeit der Methode wird in Zusammenarbeit mit dem Labor für konstruktiven Ingenieurbau der TU Graz mittels 3-Punkt-Biegeversuchen quantifiziert, bei denen Zug- und Scherkräfte an gedruckten Proben direkt gemessen werden. Verglichen werden konventionell gedruckte Proben, mechanisch vernähte sowie fadenarmierte Proben, jeweils an gebranntem Ton und an Adobe (ungebranntem Lehm).

Die langfristige Vision verbindet diesen Ansatz mit der Finite-Elemente-Methode: Belastungssimulationen ganzer Bauteile fließen direkt in die Berechnung von Druckpfaden und Vernähmustern ein. Der daraus erzeugte G-Code ist standardisiert und für Drucker jeder Größe nutzbar, womit sich belastungsoptimierte Lehmbauteile künftig industriell fertigen lassen.

Britta Nader 
3D-Druck mit Seesediment - Bauen mit dem Material des Neusiedler Sees
Wie könnten wir in Zukunft nachhaltiger bauen? 

Mit dieser Frage beschäftigt sich dieses Forschungsprojekt rund um den Neusiedler See.

Untersucht wird, ob Seesediment, also der Schlamm der sich am Boden des Neusiedler Sees sammelt und jährlich mehrere tausend Kubikmeter im Rahmen des Gewässermanagements abgepumpt werden, als natürlichern Baustoff für den 3D-Druck eingesetzt werden kann. Dafür wird das Material gesammelt, analysiert und zu einer druckbaren Masse verarbeitet. Anschließend entstehen mit einem großformatigen 3D-Drucker Schicht für Schicht neue Formen und Bauteile.

Die Forschung verbindet moderne Technologie mit einem der ältesten Baustoffe der Menschheit: Lehm beziehungsweise Erde. Während früher von Hand gebaut wurde, übernehmen heute digitale Fertigungsmethoden einen Teil dieses Prozesses. So entsteht eine Verbindung aus traditionellem Wissen und innovativer Technik.

Neben dem Druckprozess werden die chemische und mineralogische Zusammensetzung des Materials, sowie dessen verhalten während der Verarbeitung untersucht. Durch natürliche Zuschlagstoffe, wie zum Beispiel Schilffasern als natürliche Verstärkung innerhalb des Materials, sollen die bereits sehr guten Materialeigenschaften weiter verbessert und das Trocknungsverhalten kontrollierter werden. Nach dem Trocknungsprozess wird erforscht wie stabil und widerstandsfähig die gedruckten Elemente sind. Dabei spielen Eigenschaften wie Druckfestigkeit, Wasseraufnahme und das Frost-Tau-Verhalten des Materials eine wichtige Rolle.

Im Mittelpunkt steht jedoch vor allem die Idee eines verantwortungsvollen Umgangs mit Ressourcen. Das Sediment des Neusiedler Sees ist ein lokal vorhandenes Material, das bislang nicht als Baustoff genutzt wird. Die Forschung zeigt, wie aus natürlichen Rohstoffen neue Möglichkeiten für umweltfreundliches und regionales Bauen entstehen können.

Das Projekt lädt dazu ein, Baustoffe neu zu denken und zeigt, wie aus Sediment, Technologie und Forschung Ideen für die Architektur der Zukunft entstehen.

Diese Forschungsarbeit wurde teilweise vom Österreichischen Wissenschaftsfonds (FWF) finanziert [DOI 10.55776/F77], sowie durch die Esterhazy Betriebe AG unterstützt.

Fotos: IAM / MUWA

Fotos der Ausstellungseröffnung BASIC RESEARCH 2.0

am 12.05.2026

Museum of Perception MUWA Graz
BASIC RESEARCH 2.0
NETWORKING & SCIENCE TO THE PUBLIC

Opening: 12 May 2026, 7.30 pm
Exhibition: 13 May – 28 September 2026, Wed - Mon 1.00 - 5.30 pm

The exhibition BASIC RESEARCH 2.0, located on the upper floor of the MUWA, presents experimental works by the ShapeLab research group at the Institute for Architecture and Media (IAM), which is being developed from 2020 to 2028 under the direction of Assoc. Prof. Milena Stavrić as part of the FWF-SFB project Advanced Computational Design (2020–2028).

The focus is on evaporation-based cooling systems, a newly developed layer-sewing system that connects and reinforces ceramic structures along the print pa-ths, and new materials from the Lake Neusiedl region. Porous ceramic structures, capillary water transport and local mineral resources demonstrate how digital fabri-cation and sustainable materials research are opening up new avenues for energy-efficient architecture.

IAM Research Group – ShapeLab: Kristijan Ristoski, Lukas Gosch, Britta Nader, Julian Jauk, Hana Vašatko, Cornelia Ott, Renske Blok, Vladislav Tadić

Head of Institute: Urs Hirschberg, Prof. Dipl.-Arch. Dr.sc.ETH

Project Leader: Milena Stavrić, Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn.

https://iam.tugraz.at/main-website/

Britta Nader
3D Printing with Lake Sediment – Building with Material from Lake Neusiedl 
How can we build more sustainably in the future?

This research project centered around Lake Neusiedl addresses this question. The study investigates whether lake sediment - that is, the mud that accumulates at the bottom of Lake Neusiedl and is pumped out annually in quantities of several thousand cubic meters as part of water management - can be used as a natural building material for 3D printing. To this end, the material is collected, analyzed, and processed into a printable mass. Subsequently, a large-format 3D printer creates new shapes and components layer by layer.

The research combines modern technology with one of humanity’s oldest building materials: clay or earth. While construction used to be done by hand, digital manufacturing methods now take over part of this process. This creates a fusion of traditional knowledge and innovative technology.

In addition to the printing process, the chemical and mineralogical composition of the material, as well as its behavior during processing, are being investigated. Through the use of natural additives, such as reed fibers as natural reinforcement within the material, the already excellent material properties are to be further improved and the drying behavior made more controllable. Following the drying process, research is being conducted to determine how stable and durable the printed elements are. Properties such as compressive strength, water absorption, and the material’s freeze-thaw behavior play an important role in this. 

However, the primary focus is on the concept of responsible use of resources. The sediment from Lake Neusiedl is a locally available material that has not yet been used as a building material. The research demonstrates how natural raw materials can give rise to new possibilities for environmentally friendly and regional construction.

The project invites us to rethink building materials and shows how sediment, technology, and research can generate ideas for the architecture of the future.

This research was partially funded by the Austrian Science Fund (FWF) [DOI 10.55776/F77] and supported by Esterhazy Betriebe AG.




Lukas Gosch
Clay holds its shape when stitched together.
Clay as a building material of the future: 3D printing with fibre-reinforced clay

Clay and loam are among the oldest building materials in the world and are currently expe-riencing a renaissance thanks to digital manufacturing. Compared to concrete, which ac-counts for almost 8 per cent of global CO2 emissions, clay and loam are renewable, available worldwide, fully recyclable and non-toxic. At the Institute of Architecture and Me-dia (IAM) at Graz University of Technology, the FWF research project “Materially and Structurally Informed Materials” is investigating how these traditional materials can be translated into contemporary architecture through 3D printing.

The central problem with clay is its mechanical asymmetry: it is extremely compressive, but fails under tensile and shear forces. This is precisely where the developed patent co-mes into play. By strategically incorporating a basalt or hemp filament during the printing process, both types of force are significantly reinforced. The result is components that are more stable, thinner, lighter and capable of supporting larger overhangs than unreinforced control samples.

The thread guidance is controlled via an extended G-code, the standardised machine code for 3D printers. This enables the density and depth of the stitching to be precisely controlled across the entire wall or building cross-section. The machine already knows the exact stitching positions of previously printed layers and, based on this information, gene-rates optimised stitching patterns that distribute forces locally and prevent weak points by using double stitches.

The performance of the method is quantified in collaboration with the Laboratory of Structu-ral Engineering at Graz University of Technology using 3-point bending tests, in which tensile and shear forces are measured directly on printed specimens. Conventionally printed specimens, mechanically stitched specimens and thread-reinforced specimens are compared, in each case on fired clay and adobe (unfired clay).

The long-term vision combines this approach with the finite element method: load simula-tions of entire components are directly incorporated into the calculation of print paths and stitching patterns. The resulting G-code is standardised and can be used with printers of any size, enabling load-optimised clay components to be manufactured industrially in the future.




Kristijan Ristoski
Cooling with 3D-Printed Minimal Clay Surfaces

This research project investigates how rooms and cities can be cooled using significantly less energy. To achieve this, special clay structures were produced using a 3D printer and then fired in a kiln. This creates a solid, porous ceramic element with a complex internal geometry. 

The cooling principle is simple: water is passed over the ceramic object and moistens its surface. When warm air flows through the moist structure, some of the water evaporates. Heat is extracted from the air during this evaporation. This cools the air. This principle is also familiar from everyday life—for example, when a wet cloth cools in the wind.

The shape of the ceramic element is particularly important here. The structures shown have many openings and a large surface area. This ensures that as much air as possible comes into contact with the moist surface. In the experiments, various geometric shapes were tested. The best variant was able to cool the air by 7 °C—with very low power consumption of approximately 9 watts.

The project combines traditional principles of evaporative cooling with new digital manufacturing processes. The goal is to further develop sustainable, low-energy cooling solutions for architecture and public spaces.