Intelligente zirkuläre Brücke aus Flachs in den Niederlanden fertiggestellt

Die Technische Universität Eindhoven hat ein Projekt geleitet, bei dem in den Niederlanden eine Brücke gebaut wurde, die teilweise aus Flachs besteht, um zu zeigen, dass das Material Stahl im Bauwesen ersetzen kann.

Die Brücke in der Stadt Almere besteht aus Flachsfasern in Kombination mit Bioharz und Polyurethanschaumblöcken, wodurch ein leichter und stabiler Verbundwerkstoff entsteht, der anstelle von Aluminium oder Stahl verwendet werden kann.

Das Bauwerk in Almere ist die erste von drei Brücken für Fußgänger und Radfahrer, die im Rahmen des Projekts "Smart Circular Bridge" gebaut werden. Die nächsten beiden sind für Ulm (Deutschland) und Bergen op Zoom (Niederlande) bestimmt.

An dem Projekt sind insgesamt 15 Partner aus der gesamten Europäischen Union beteiligt - fünf Universitäten, darunter die Technische Universität Eindhoven (TU/e) und die Universität Stuttgart, sieben Unternehmen und drei Städte - und es soll wichtige Daten über die Stabilität und Haltbarkeit von Flachsverbundstoffen im Laufe der Zeit liefern.

"Im EU-Aktionsplan zur Bioökonomie-Strategie wird die Notwendigkeit einer Umstellung auf natürliche Materialien betont", so das Team von Smart Circular Bridge.

"Trotz steigender Marktnachfrage zögert die Bauindustrie, neue Anwendungen von Naturmaterialien zu implementieren, da ihre Materialeigenschaften, insbesondere die zeitlichen Degradationseigenschaften, nicht ausreichend bekannt sind, um eine sichere Verwendung über einen ausreichend langen Zeitraum zu gewährleisten."

Die Brücke in Almere besteht aus zwei Arten von Flachsverbundwerkstoffen: Für die Fahrbahn wurden um Schaumstoffblöcke gewickelte Flachsfasermatten verwendet, während die Handläufe aus robotergewickelten Flachsfasern bestehen.

Die Schaumstoffblöcke wurden in einem Vakuum-Infusionsverfahren miteinander verschmolzen, so dass eine massive Brücke entstand.

Das Filament ist in Bündeln in einem vernetzten dreieckigen Muster gewickelt. Die Gruppe hat sich für die Roboter-Wickeltechnik entschieden, weil sie der Meinung ist, dass sie einen Effekt von "Leichtigkeit und Zartheit" erzeugt, der die ästhetischen und technischen Möglichkeiten von Biokompositen und Naturfasern hervorhebt.

Insgesamt enthält die Brücke rund 3,2 Tonnen Flachs, der für die Forscher unter den Naturmaterialien besonders interessant ist, weil er schneller wächst als Holz und leichter verfügbar ist als Hanf.

Die Brücke ist außerdem mit rund 80 Sensoren ausgestattet, die über die gesamte Struktur verteilt sind. Sie messen, wie sich die Brücke bei unterschiedlichen Temperaturen und Feuchtigkeitsbedingungen verhält, wie sie sich unter schweren Lasten verhält und wie das Material altert.

Das System zur Überwachung der strukturellen Gesundheit umfasst optische Sensoren, die in Glasfasern eingebettet sind und Dehnungen messen, sowie Beschleunigungssensoren, die durch Wind verursachte feine Vibrationen erkennen können.

Der Leiter des Projekts Smart Circular Bridge und TU/e-Professor Rijk Blok schätzt, dass die Brücke problemlos eine Lebensdauer von 50 Jahren oder mehr haben könnte.

Die Brücke von Almere hat eine Spannweite von 15 Metern und kann sowohl kleine Servicefahrzeuge als auch Fußgänger und Radfahrer aufnehmen.

Bei den anderen Materialien neben Flachs hat die Gruppe versucht, so weit wie möglich nicht-fossile Quellen zu verwenden. Das Harz im Verbundwerkstoff der Almere-Brücke besteht zu 25 Prozent aus biologischen Quellen, während die nächsten Brücken zu 60 Prozent aus Bioharz bestehen werden.

Aus Sicherheitsgründen wurde für die Schaumstoffkerne in den Blöcken, aus denen die Fahrbahn besteht, ein Kunststoff, nämlich Polyurethan, verwendet, aber man hofft, dass in Zukunft eine nachhaltigere Quelle verwendet werden kann.

Über Brücken hinaus können sie sich vorstellen, dass die Flachsverbundwerkstoffe für strukturelle Elemente wie Wände, Säulen und Balken verwendet werden.

"Diese Materialien haben eine große Zukunft", sagt TU/e-Professor Patrick Teuffel. "Die aktuellen Ergebnisse stimmen uns optimistisch: Wir erwarten, dass in Zukunft Brücken mit deutlich größeren Spannweiten und höheren Belastungen gebaut werden können."

Flachs und Hanf, die ähnliche Materialeigenschaften haben, wurden in der Vergangenheit für strapazierfähige Gegenstände wie Kleidung, Säcke und Schiffstaue verwendet, sind aber jetzt als erneuerbare Baumaterialien von großem Interesse.

Forscher am Rensselaer Polytechnic Institute in den USA haben mehrere Hanfinnovationen entwickelt, darunter eine Alternative zu Bewehrungsstahl, während Practice Architecture Hanf für den Bau eines Null-Kohlenstoff-Hauses in der englischen Landschaft verwendete.