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Leicht: Forschungspavillon der Uni Stuttgart aus robotisch gewickelter Karbonfaser

(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 (Bild vergrößern)

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.


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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.

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