Enorme Spannweite

Durch die digitale Planung in 3D sind nicht nur enge Radien, sondern auch eine Spannweite von 30 Metern ohne weitere Stützen möglich.

© ICD_ITKE Universität Stuttgart

Eye Catcher

Der Holzpavillon war das zentrale Bauwerk der Bundesgartenschau (BUGA) in Heilbronn.

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Roboterfertigung

Die 376 Segmentbauteile mussten mit so engen Toleranzen gefräst werden, dass dafür nur eine automatisierte Fertigungsplattform in Frage kam.

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Minimaler Einsatz

Mit nur zwei einfachen Kränen wurden die Einzelteile des Leichtbau-Pavillons von einer Handvoll Arbeiter in zwei Tagen zusammengefügt.

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BUGA Holzpavillon, Heilbronn

Wer diese Holzkonstruktion genauer betrachtet, ahnt, dass sie wenig mit klassischem Holzbau zu tun hat. Mit minimalem Materialeinsatz spannt das atemberaubende Holzdach 30 Meter über einen der zentralen Veranstaltungsorte der Bundesgartenschau in Heilbronn. Die segmentierte Schalenkonstruktion basiert auf biologischen Prinzipien des Plattenskeletts von Seeigeln, die vom Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baukonstruktion (ICD) und dem Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart seit fast einem Jahrzehnt erforscht werden. Im Rahmen des Projekts wurde eine Roboter-Fertigungsplattform für den automatisierten Zusammenbau und die Fräsbearbeitung der 376 maßgeschneiderten Segmentbauteile des Pavillons entwickelt. Dieses Herstellungsverfahren stellt sicher, dass alle Holzsegmente wie ein großes, dreidimensionales Puzzle mit einer Genauigkeit von weniger als einem Millimeter zusammengesetzt werden können.

BUGA Faserpavillon, Heilbronn

Der BUGA Faserpavillon ist nichts weniger als ein Blick in die Zukunft des Bauens. Das Gebäude zeigt, wie das Zusammenführen von modernster Computertechnologie und Konstruktionsprinzipien aus der Natur die Entwicklung eines gänzlich neuartigen Bausystems ermöglicht. Die tragende Struktur besteht ausschließlich aus Faserverbundwerkstoffen und wird in einem robotergestützten Fertigungsprozess hergestellt. In der Biologie bestehen die meisten tragenden Strukturen aus Fasern und einer stützenden Matrix, welche die Fasern in Position hält. Orientierung, Ausrichtung und Dichte der Fasern sind präzise abgestimmt und lokal ausdifferenziert, so dass nur dort Material platziert wird, wo es tatsächlich benötigt wird. Mit dem BUGA Faserpavillon wird dieses biologische Prinzip auf die Architektur übertragen. Die weltweit einzigartige Struktur ist dadurch hocheffizient, außergewöhnlich leicht und ermöglicht gleichzeitig einen unverwechselbaren architektonischen Ausdruck.

Bionisches Wunderwerk

Beim BUGA Faserpavillon kommt nur dort Material zum Einsatz, wo es für Statik und Struktur zwingend nötig ist. Ein Konstruktionsprinzip, das sich Jan Kippers von der Natur abgeschaut hat.

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Leichtgewicht

Durch Faserverbundwerkstoffe kann beim Bauen in Zukunft enorm viel Gewicht eingespart werden. Jedes dieser Elemente können zwei Männer problemlos heben.

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Gewaltige Rechenleistung

Ohne digitale Unterstützung wäre es unmöglich, vorherzuberechnen, wo die größten Kräfte auf das Bauwerk wirken.

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Integrierte Fertigung

Die Daten aus Planung und Berechnung werden direkt in die großen Fertigungsroboter eingespielt, die die Einzelbauteile weben.

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Landmark

Der für die Remstal Gartenschau entworfene Holzturm ist weithin als ikonisches Bauwerk einer neuen Zeit sichtbar.

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Magischer Schwung

Die verdrehten Holzoberflächen entstanden ganz ohne Kraftaufwand. Dafür nutzte Knippers das Schwinden des Werkstoffs bei abnehmendem Feuchtegehalt.

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Extreme Formen

Mithilfe eines Computerprogramms konnten die Verformungen durch das Trocknen so genau berechnet werden, dass am Schluss alles perfekt zusammenpasste.

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Einfache Montage

Durch die vorgefertigten Module brauchte es nur einen Leichtkran und zwei Monteure für die Fertigstellung.

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URBACH Tower, Remstal

Der Entwurf dieses Turms für die Remstal Gartenschau 2019 basiert auf einem neuartigen Selbstformungsprozess für gebogene Holzkomponenten. Die exakt in sich verdrehte Form wird bei der Produktion ohne jeglichen Kraftaufwand allein durch das Schwinden des Holzes bei abnehmendem Feuchtegehalt erreicht. Die 12 Komponenten für den 14 m hohen Turm werden eben hergestellt und krümmen sich bei einem industriellen Trocknungsprozess von selbst in die endgültige, digital vorausberechnete Form. Diese neue Technologie eröffnet mit ihrer einfachen Anpassung an unterschiedliche Krümmungsradien neue und unerwartete architektonische Möglichkeiten für die Verwendung des nachhaltigen, erneuerbaren und regional verfügbaren Baumaterials Holz. Der Urbachturm ist das weltweit erste Bauwerk aus selbstgeformten, großformatigen Bauteilen und demonstriert die Möglichkeiten dieses innovativen Fertigungsansatzes und der daraus resultierenden neuartigen Holzkonstruktionen.

BIONISCH

BAUEN

8. November 2021
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