EIN ROBOTERGEWICKELTER FLACHSPAVILLON

Forscher und Studenten der Universitäten Freiburg und Stuttgart haben einen leichten Pavillon aus robotergewickelten Flachsfasern entworfen.

Die Bauindustrie ist eine der materialintensivsten und umweltschädlichsten Tätigkeiten des Menschen. Mit ihrem Pavillon livMatS wollen die Forscher eine praktikable, ressourceneffiziente Alternative zu herkömmlichen Bauweisen anbieten. Dazu verwenden sie Flachs, ein natürlich erneuerbares, biologisch abbaubares Material, das in Mitteleuropa regional verfügbar ist.

Faserverbundwerkstoffe haben ein sehr gutes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, was sie für innovative, materialeffiziente Leichtbaukonstruktionen sehr geeignet macht. Kohlenstoff- und glasfaserverstärkte Werkstoffe werden bereits in vielen Bereichen eingesetzt, von der Luft- und Raumfahrttechnik bis hin zur Automobilindustrie. Obwohl Naturfasern wie Flachs vergleichbare mechanische Eigenschaften haben, werden sie als Baumaterialien oft nicht in Betracht gezogen.

livMatS ist angeblich das erste Gebäude mit einer tragenden Struktur, die vollständig aus robotergewickelten Flachsfasern besteht. Es kombiniert natürliche Materialien und fortschrittliche digitale Technologien, um eine einzigartige Architektur zu schaffen, "die gleichzeitig ökologisch und ausdrucksstark ist".

Der Pavillon wurde durch den Saguaro-Kaktus (Carnegia gigantea) und den Feigenkaktus (Opuntia sp.) inspiriert, die sich durch ihre besondere Holzstruktur auszeichnen. Der Saguaro-Kaktus hat einen zylindrischen Holzkern, der innen hohl und damit besonders leicht ist. Er besteht aus einer netzartigen Holzstruktur, die dem Skelett zusätzliche Stabilität verleiht und durch das Zusammenwachsen der einzelnen Holzelemente entsteht.

Auch das Gewebe der abgeflachten Seitentriebe des Feigenkaktus ist mit netzartigen Holzfaserbündeln verwoben, die in Schichten angeordnet und miteinander verbunden sind. Dadurch zeichnet sich das Gewebe des Feigenkaktus durch eine besonders hohe Tragfähigkeit aus. Durch Abstraktion dieser Netzwerkstrukturen konnten die Wissenschaftler die mechanischen Eigenschaften der vernetzten Faserstrukturen auf die Leichtbauelemente des Pavillons übertragen.

Die tragenden Bauelemente werden mit einem vom Projektteam entwickelten kernlosen Filamentwickelverfahren hergestellt. Bei diesem additiven Fertigungsverfahren legt ein Roboter Faserbündel sehr präzise auf einem Wickelgestell ab. Dies ermöglicht die gezielte Kalibrierung und architektonische Artikulation der Ausrichtung, Ausrichtung und Dichte der Fasern, um die strukturellen Anforderungen an das Bauteil, wie bei seinem biologischen Vorbild, exakt zu erfüllen.

Die Elemente variieren in ihrer Gesamtlänge von 4,50 bis 5,50 m und wiegen im Durchschnitt nur 105 kg. Die gesamte Faserstruktur wiegt ca. 1,5 t bei einer Fläche von 46 m². Die endgültige Konstruktion entspricht den deutschen Bauvorschriften und den damit verbundenen Anforderungen an die Baugenehmigung sowie einer Reihe von Lastkombinationen, einschließlich Wind- und Schneelasten.