ICD/ITKE, Universität Stuttgart

Biomimetischer Faserpavillon

Biomimetischer Faserpavillon © BUGA Heilbronn

Während der Bundesgartenschau 2019 präsentierte das Land Baden-Württemberg zwei Leichtbaukonstruktionen, eine aus Holz und eine aus Kohlefaser. Sie stehen inmitten einer hügeligen Blumen- und Erholungslandschaft auf der Sommerinsel zwischen zwei neu angelegten Seen.


Bionik heißt soviel wie Phänomene der Natur auf eine technische Konstruktion zu übertragen. Das Vorbild für den Faserpavillon liefert der Flügel eines Käfers namens Elytra. Er ist leicht und stabil zugleich. Genauso sollte der transparente Pavillon wirken. Der Faserpavillon ist das Resultat langjähriger bionischer Forschung. Das Institut für computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktion und konstruktives Entwerfen (ITKE) arbeiten in Stuttgart zusammen.

Biologische Strukturen bieten im Vergleich zu technischen Systemen mehr Leistungsfähigkeit und Materialeffizienz. Der Faserpavillon verbindet moderne Computertechnologien mit den Konstruktionsprinzipien der Natur und ermöglicht dadurch neue Bauformen. Das Ergebnis ist ein eleganter Pavillon, sehr stabil und fünfmal leichter als vergleichbare Stahlkonstruktionen. Die tragende Konstruktion des Faserpavillons besteht aus Faserverbundkomponenten. Die Glas- und Kohlestofffasern werden in einem additiven Fertigungsprozess von Robotern präzise hergestellt. Jeder einzelne Bauteil ist je nach Geometrie und Faseranordnung den spezifischen Anforderungen angepasst.
 

Aufbau des Faserpavillons © BUGA 2019 Heilbronn GmbH 

Der Pavillon verarbeitet circa 150.000 Meter räumlich angeordneter Fasern aus Glas und Kohlestoff. Helle Glasfasern und dunkle Kohlefasern wechseln sich ab. Es gibt 60 Elemente und sieben verschiedene Typen, die drei bis fünf Meter lang sind. Ein Bauteil wiegt zwischen 60 und 80 kg, gesamthaft ist der Pavillon rund drei Tonnen schwer. Er hat eine Spannweite von 23 m auf einer Grundfläche von 400 m2 und ist an der höchsten Stelle sieben Meter hoch. Regendicht wird der Bau durch eine 0,3 mm dünne Folie auf einem Stahlseilnetz. Die ETFE-Membran (Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer) führt zu einer besonders leichten Struktur. Durch die transparente Haut konnte der Besucher die zugrunde liegenden Gestaltungsprinzipien nachvollziehen.

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