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Heilbronner Buga-Pavillons sind weltweit einzigartig

2019-02-06 // 18:02:00 Uhr // Heilbronn // Von Bärbel Kistner

Die Leichtbau-Pavillons auf dem Buga-Gelände finden in der Fachwelt international Beachtung. Die Universität Stuttgart setzt mit den Bauwerken einen Meilenstein für digitales Entwerfen und Fertigung mit Robotern. Wir werfen einen Blick auf die Entwicklung der einzigartigen Konstruktionen.

Optimismus gehört dazu: bei Bundesgartenschau-Machern wie in der Wissenschaft. Auch Mut zum Risiko ist oft nötig, um Projekte voranzutreiben. Im Falle der Leichtbau-Pavillons für die Buga gibt es ein Happy End. Die beiden Konstruktionen, eine aus Schichtholz, die andere aus Fasern, werden auf der Sommerinsel zwischen den beiden Seen aufgebaut. Die Fundamente stehen.

Eine Zeitlang stand es auf der Kippe, ob die Konstrukteure an der Universität Stuttgart um die Professoren Achim Menges und Jan Knippers rechtzeitig alle Prüf- und Genehmigungsverfahren zum Abschluss bringen können. Erst seit Jahresende 2018 ist klar, dass die Landesstelle für Bautechnik grünes Licht gibt. Der Zeitplan war extrem knapp, erst Ende 2017 wurden die Gelder bewilligt.

Ein langer Abstimmungsprozess liegt hinter allen Beteiligten: „Die Genehmigung war ein dickes Brett“, gibt Buga-Geschäftsführer Hanspeter Faas zu. Mit dem Projekt hat man sich ziemlich weit in die Zukunft des Bauens gewagt. Nicht nur die Buga-Besucher dürften über die Konstruktion staunen. Schon heute finden die Pavillons in der Fachwelt international Beachtung.

Abgeschaut von der Natur

BIONIK Bauen für morgen und übermorgen. Dafür sind Lebewesen, die seit Tausenden von Jahren die Erde bewohnen, das Vorbild. Die Natur lieferte auch die Inspiration für die beiden Pavillons der Bundesgartenschau. Bionik bedeutet, Phänomene der Natur auf eine technische Konstruktion zu übertragen. Beim Holzpavillon war es die Plattenstruktur der Seeigel-Hülle. Für den Faserpavillon war der Flügel eines Käfers namens Elytra das Vorbild. Dieser ist zugleich leicht und stabil, genauso, wie man sich den transparenten Faserpavillon wünschte.

„Im Vergleich zu technischen Systemen weisen biologische Strukturen in der Regel einen wesentlich höheren Grad an Leistungsfähigkeit und Materialeffizienz auf“, erklären die Experten der Uni Stuttgart. Durch das computerbasierte Verfahren ist es gelungen, eine biologische Faserstruktur in Architektur zu übertragen. 

Lernen von den Bauprinzipien der Natur heißt auch ein schonender Umgang mit den Ressourcen. Material wird nur dort verdichtet, wo es nötig ist, an allen anderen Stellen wird reduziert. Das spart etwa beim Holzpavillon durch die hohlen Kassettenbauteile rund 30 Prozent Material. Das bionische Prinzip macht den Pavillon leichter.

 

 

Holz und Kohlefaser

MATERIAL Holz ist der traditionelle Baustoff für den Seeigel-Pavillon, verarbeitet als Furnierschichtholz. Fichte und Kiefer aus regionalem Einschlag kommen im Werk von Müller-Blaustein bei Ulm zum Einsatz. Die 375 Segmente sind hohle Kassetten. Zusammengefügt überspannt der Pavillon 300 Meter. 

Das Material des Faserpavillons besteht aus zwei Komponenten, helle Glasfasern und dunkle Kohlefasern, getränkt in Harz. Es gibt 60 Elemente und sieben verschiedene Typen, drei bis fünf Meter lang. Ein Bauteil wiegt zwischen 60 und 80 Kilogramm, das bedeutet 12,5 Kilogramm pro Quadratmeter. Zusammengesetzt wiegt der Pavillon rund drei Tonnen. Er hat eine Spannweite von 23 Metern und überspannt eine Fläche von 400 Quadratmetern. An der höchsten Stelle ist das Bauwerk sieben Meter hoch.

Regendicht wird der Faserbau durch eine 0,3 Millimeter dünne Folie auf einem Stahlseilnetz, vergleichbar der Allianz-Arena in München. Die Faserkonstruktion wird in der zweiten Märzhälfte auf dem Bugagelände montiert.

 

Schlaue Roboter

FERTIGUNG Roboter kommen in der Industrie vielfach zum Einsatz. Doch mit der robotischen Fertigung der Buga-Pavillons wird Neuland betreten. Ohne Roboter wäre die Fertigung der 375 Holzkassetten viel zu aufwendig gewesen. Die zwei Roboter im Holzwerk von Müller-Blaustein sind einzigartig. Sie kooperieren miteinander und können zwei Konstruktionsweisen umsetzen. Sie schneiden das Material zu, fügen die Schichten zusammen und verkleben es. Danach können sie auch für das Fräsen eingesetzt werden. Die Abweichung bei den Holzelementen liegt unter einem Millimeter. 

Der Roboter für die Fertigung des Faserpavillons steht in der Uni-Außenstelle in Stuttgart-Wangen. Er wickelt die Glasfasern und Kohlefasern um Ankerpunkte herum. Sie verformen sich während des Wickels, erhalten dadurch eine Krümmung und härten dann aus. Das Programmieren dauert am längsten.

 

Internationale Akteure

INSTITUTE Baden-Württemberg ist seit Jahrzehnten ein wichtiger Standort für Leichtbau, Bionik und die Entwicklung digitaler Technologien in der Architektur. Die Fakultäten für Bauingenieurwesen und für Architektur der Stuttgarter Universität genießen nicht nur in Deutschland einen guten Ruf. Sie haben auch international ein hohes Ansehen. Studierende aus aller Welt wollen hier ihren Abschluss machen. Das gilt insbesondere auch für das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE), die für die beiden Pavillons entwickelt haben.

Mit einem internationalen Team arbeiten die Professoren Achim Menges und Jan Knippers seit Jahren an digitaler Planung und

 robotischen Fertigungsmethoden und haben bereits mit einigen Projekten für Aufsehen gesorgt. Für die Landesgartenschau in Schwäbisch Gmünd 2014 entstand ein erster Holzpavillon nach bionischem Vorbild, robotisch gefertigt, jedoch deutlich kleiner als das Buga-Projekt. Vor dem Victoria and Albert Museum in London haben die Forscher 2016 einen Faserpavillon aufgestellt.

 

Architektur zum Anfassen

KONZEPT „Die Buga ist Treiber der Baukultur und steht auch für das Ausprobieren neuer Dinge“, sagt Ausstellungsleiter Oliver Toellner. In diesem Zusammenhang sieht er auch die beiden Pavillons. Sie sollen Architektur zum Anfassen bieten. Viele Busreiseveranstalter werben mit einer Visualisierung für einen Besuch der Bundesgartenschau.

Nicht nur die Hüllen gibt es zu bestaunen. In der Holzkonstruktionen gibt es Informationen zum Bauen mit Holz. Herzstück ist eine Bühne, auf der eine Vielzahl Musikveranstaltungen stattfinden werden. Mindestens 300 Personen finden dort Platz.

Im Faserpavillon will Baden-Württemberg die Chance nutzen, sich auf der Bundesgartenschau als Hochtechnologieland zu präsentieren. Auch deshalb wurde das Projekt vom Land mit 2,5 Millionen Euro gefördert – und damit überhaupt erst möglich gemacht. Der bionische Faserpavillon präsentiert sich als ein Zukunftskarussell. Geplant sind in Zusammenarbeit mit dem Innenministerium eine Ausstellung und Installation zum digitalen Wandel. Nach der Buga werden die Pavillons auf der Sommerinsel wieder abgebaut. Doch beide Bauten sind so konstruiert, dass sie anderer Stelle aufgebaut werden können.

2019-03-22T14:40:09+02:00