Thema 1

Auszug aus

Robotisches Bauen für die Architektur der Zukunft - Leichtbaupavillons aus Holz und Fasern                                    

Autoren Jan Knippers, Achim Menges

Der BUGA-Faserpavillon: ein genuin digitales Bausystem

... Übergeordnetes Ziel des BUGA-Faserpavillons war es daher am Beispiel des Faserwickelns zu zeigen, wie  digitale Planung und robotische Fertigung additive Prozesse ermöglichen, die mit deutlich weniger  Ressourcen  auskommen und gleichzeitig zu gänzlich neuen, leistungsfähigen Bau-systemen führen.

Zunächst werden zwischen zwei Rahmen die kostengünstigen Glasfasern frei im Raum spannend zu einem hyperbolischen Körper gewickelt, auf dem dann die leistungsfähigeren aber teuren Kohlenstofffasern entsprechend Richtung und Größe der statischen  Beanspruchung abgelegt werden. Die Fasern werden nass, d. h. harzgetränkt, verarbeitet, so dass das Paket anschließend für mehrere Stunden in einem Ofen bei rund 100 °C getempert werden muss. Danach können die Wickelgerüste abgenommen werden, so dass ein reines Faserverbundbauteil verbleibt, das nicht nur Zug-, sondern auch Druckkräfte aufnehmen kann. Diese Bauteile werden dann auf der Baustelle mit Schrauben gefügt.

Die Traglast lässt sich aufgrund der vielen Einflussparameter kaum rechnerisch zuverlässig vorhersagen. Für die Baugenehmigung waren daher umfangreiche Belastungsversuche erforderlich, die nachgewiesen haben, dass die bis zu 5,00 m langen Komponenten des BUGA-Faserpavillons bei einem Eigengewicht von 70 bis 80 kg eine Druckbeanspruchung von rund 250 kN tragen können. Insgesamt bestand der BUGA-Faserpavillon aus über 150.000 m räumlich angeordneten Glas- und Kohlenstofffasern. Die Faserverbundstruktur wurde von außen von einer ETFE-Folie als Witterungsschutz überspannt.

Da bei dem BUGA-Faserpavillon der Fertigungsprozess im Vordergrund stand, wurden allgemein verfügbare und erprobte Ausgangsstoffe, nämlich Glas- und Kohlenstofffasern sowie fossile Epoxidharze verwendet. In Folgeprojekten wird der Einsatz von biobasierten Harzen und natürlichen Flachsfasern getestet. Außerdem wird die Integration in Decken- und Dachsystemen untersucht, bei denen eine Vielzahl weiterer bautypischer Anforderungen zu erfüllen sind, z. B. hinsichtlich Akustik und Brandverhalten. …

Den gesamten Beitrag finden Sie in OIB aktuell, 1.2021