Biologie als Lehrmeister

Innovativer Holzpavillon in Leichtbauweise steht auf der Bundesgartenschau in Heilbronn

15.04.2019 – Digitalisierung, Leichtbau und Bionik – das sind die drei Eckpfeiler für zwei innovative Konstruktionen, die ab 17. April von der Universität Stuttgart am Gelände der Bundesgartenschau (BUGA) in Heilbronn zu sehen sein werden. Die zwei Pavillons dienen als Veranstaltungsorte und sind Sinnbild für das Bauen von morgen – einer davon ist in Holz gefertigt.

Der innovative Holzpavillon wird im Zuge der Bundesgartenschau am 17. April den Besuchern präsentiert. © Jürgen Häffner
Der innovative Holzpavillon wird im Zuge der Bundesgartenschau am 17. April den Besuchern präsentiert. © Jürgen Häffner

Funktion der Natur konstruktiv begreifen

Für den Entwurf zeichnet die Universität Stuttgart verantwortlich. Es ist nicht der erste Holzpavillon dieser Art (holzbau austria berichtete). Diesen sehen Professor Jan Knippers vom Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) und Professor Achim Menges vom Institut für computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) als Höhepunkt einer langjährigen Entwicklungsarbeit. „Die Biologie ist dabei ein Lehrmeister“, so die beiden. Die Herausforderung für Architekten sei dabei, Prinzipien und Funktionen der Natur konstruktiv zu begreifen und umzusetzen.

„Wir haben einen neuen Architekturprozess entwickelt, der Entwerfen und Fertigen von Beginn an zusammen denkt“, berichtet Menges. Das fange bei der vorbereitenden Softwareentwicklung für neuartige Bausysteme an und reiche über die robotische Fertigung selbst sowie die Simulationen zur Erhöhung der Materialeffizienz bis hin zur Vorbereitung neuer gesetzlicher Normen und behördlicher DIN-Vorschriften für Stabilitätsnachweise.

Die Konstruktion des Pavillons setzt auf drei Punkten auf und überspannt stützenfrei 500 Quadratmeter. © Tabea Salzer
Die Konstruktion des Pavillons setzt auf drei Punkten auf und überspannt stützenfrei 500 Quadratmeter. © Tabea Salzer
Das Schalentragwerk besteht aus 376 hohlen, besonders materialeffizienten Holzkassetten. © Tabea Salzer
Das Schalentragwerk besteht aus 376 hohlen, besonders materialeffizienten Holzkassetten. © Tabea Salzer

Zehn Jahre Forschungsarbeit

Seit rund zehn Jahren arbeiten Teams auf den Gebieten der Bionik, des Leichtbaus und der Digitalisierung von Fertigungsprozessen im Sinne nachhaltiger, zukunftsfähiger und attraktiver Bauten. Das an der Universität Stuttgart 2019 neu eingerichtete Exzellenzcluster „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ biete beste Bedingungen für internationale Spitzenforschung. Da das Bauen für mehr als die Hälfte des globalen Ressourcen- und Energieverbrauchs verantwortlich ist, seien diese Anstrengungen dringend nötig, heißt es vonseiten der Forscher.

© Jürgen Häffner
© Jürgen Häffner

Vorbild ist der Sanddollar

Der Holzpavillon hat eine Spannweite von rund 30 und eine Höhe von sieben Metern. Die Konstruktion setzt auf drei Punkten auf und spannt stützenfrei über eine Grundfläche von rund 500 m2. Er wird während der Bundesgartenschau mit einer Bühne für das tägliche Veranstaltungsprogramm genutzt. Im Vergleich zu technischen Systemen, weisen biologische Strukturen in der Architektur in der Regel eine wesentlich höhere Leistungsfähigkeit und Materialeffizienz auf. Vorbild ist der Sanddollar, eine Unterart des Seeigels. Dementsprechend hat die Universiät Stuttgart ein Schalentragwerk aus 376 hohlen, also besonders materialeffizient hergestellten Holzkassetten konstruiert. Sie entstanden in einem eigens dafür entwickelten, robotischen Vorfertigungsprozess vollautomatisiert aus zwei Platten und bis zu sieben einzelnen Balken. Die Kassetten wurden von den beiden kooperierenden Robotern in nur sieben Minuten assembliert.

Der fertige Pavillon dient während der Bundesgartenschau als Austellungs- und Präsentationsfläche. © Jürgen Häffner
Der fertige Pavillon dient während der Bundesgartenschau als Austellungs- und Präsentationsfläche. © Jürgen Häffner
Die Kassetten entstanden in einem robotischen Vorfertigungsprozess. © Tabea Salzer
Die Kassetten entstanden in einem robotischen Vorfertigungsprozess. © Tabea Salzer

Beim zweiten Konstrukt der Universität Stuttgart handelt es sich um einen sogennate Faserpavillon. Seine tragende Konstruktion besteht ausschließlich aus Faserverbundkomponenten (Glasfasern und Kohlestofffasern).

_bg / Quelle: BUGA