Leicht: Forschungspavillon der Uni Stuttgart aus robotisch gewickelter Karbonfaser

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(27.1.2013) An der Universität Stuttgart wurde ein temporärer bionischer Versuchsbau aus faserbasiertem Verbundmaterial realisiert. Es handelt sich dabei um die erste Architektur, die ausschließlich aus robotisch gewickelter Karbon- und Glasfaser besteht. Forscher und Studierende des Instituts für Computer­basiertes Entwerfen (ICD) und des Instituts für Tragkonstruk­tionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart haben dieses Projekt nach einer einjährigen Forschungs- und Entwicklungs­zeit in Zusammenarbeit mit Biologen der Universität Tübingen jetzt fertiggestellt.

Foto: Roland Halbe 

Grundlage für das Projekt bildet die Entwicklung einer für das Bauwesen hoch innova­tiven Fertigungsmethode des robotischen Wickelns von Karbon- bzw. Glasfasern und die dazugehörigen computerbasierten Entwurfs- und Simulationsverfahren. Das Projekt untersucht die Übertragung biologischer Form- und Materialbildungsprinzipien der Au­ßenskelette von Gliederfüßern am Beispiel des Amerikanischen Hummers als Ausgangs­punkt für neue Konstruktionsformen in der Architektur.

Foto: Roland Halbe 

Obwohl das Exoskelett des Hummers im Wesentlichen nur aus einem Material besteht, weist es aufgrund der Ausdifferenzierung der Faserlage und Faserorientierung sehr un­terschiedliche, den jeweiligen Anforderungen angepasste Materialeigenschaften auf. Schwerpunkt des Entwurfs war es, die faserbasierte Struktur des biologischen Vorbilds mit faserverstärkten Kunststoffen technisch abzubilden.

Foto: Roland Halbe
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Die Untersuchung und Abstraktion der bionischen Prinzipien des Hummers und die anschließende technische Umsetzung in ei­nem robotisch gefertigten Glas- und Kohlefaserverbundsystem ermöglichen eine gänzlich neuartige und leistungsfähige Trag­konstruktion und Tektonik für die Architektur. Der semitrans­parente Pavillon, der die Strukturlogik aufgrund der räumlichen Anordnung von Karbon- und Glasfasern auf neuartige Weise erfassbar werden lässt, wiegt trotz seiner Spannweite von 8 Metern aufgrund der erzielten Laminatstärke von gerade einmal 4 Millimetern insgesamt weniger als ca. 320 kg Kilogramm. Die Integration neuester Entwurfs-, Simulations- und Fertigungs­methoden ermöglicht somit nicht nur die Entwicklung eines neuen Repertoires an architektonischen Möglichkeiten, sondern auch eine extrem leichte und materialeffiziente Konstruktion.