Projekte
Im Netz der Spinne – Forschungspavillon in Stuttgart
diesjähriger Forschungspavillon der Universität Stuttgart (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Unter Architektur versteht man gemeinhin das planvolle Entwerfen, Gestalten und Konstruieren von Bauwerken. In der Tierwelt entstehen Konstruktionen auf die eine ähnliche Definition zutrifft – man denke an den kunstvollen Nestbauten des Webervogels oder an die Baukünste von Bienen und Wespen. Die von der Natur hervorgebrachten Formen und Strukturen haben meist den Vorteil besonders effektiv zu sein. Achim Menges, Professor am Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und Jan Knippers vom Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) an der Universität Stuttgart untersuchen und entwickeln seit vielen Jahren aus der Natur abgeleiteten Leichtbaumethoden. Es geht ihnen dabei nicht um das Nachbauen oder Imitieren sondern um die Adaption der biologischen Konstruktionsregeln. Anhand von Forschungspavillons testen sie neue computerbasierte Entwurfs-, Simulations- und Fertigungsverfahren für die Ingeneurbaukunst. Jährlich entstehen so auf dem Stuttgarter Innenstadt-Campus der Stuttgarter Universität exotische, außergewöhnliche Gebilde, die spannende Zukunftsvisionen der Architektur räumlich darstellen.
Schicht für Schicht klebt der Roboter von innen schwarze Carbonfaserstränge auf eine Folie (Foto: ©ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Das diesjährige Produkt des interdisziplinären Forschungsprojekts sieht aus wie ein kreuz und quer gewebtes, filigranes Nest. Und tatsächlich stand die Netzbaufähigkeit der Wasserspinne Pate für den Pavillon. Das Tier verbringt fast sein gesamtes Leben unter Wasser. Um dort atmen zu können baut es sich ein Netz unter dem eine Luftblase platziert wird und das von innen mit Fasern gefestigt wird damit es stabil in der Wasserströmungen liegt. Die Konstruktionsregeln im Prozess des Netzbaus der Spinne wurden von den Projektbeteiligten analysiert, abstrahiert und in ein technisches Verfahren übertragen. Im Formfindungsprozess wurde der Bau als Simulation im Computer erstellt, die später vom Roboter ausgeführt wurde. Der Industrieroboter verstärkte zunächst eine weiche, mit Luftdruck aufgeblasene Folienhülle aus Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) – ein kostengünstiges Material, das für Dächer von Gewächshäusern verwendet wird. Schicht für Schicht klebte der Roboter in seiner vorher programmierten Choreografie von innen schwarze Carbonfaserstränge neben- und übereinander auf die Folie bis eine selbsttragende, blasenförmige Schalenkonstruktion entstand. Dabei sind die Stränge an Stellen mit höherer Belastung dichter geklebt. Das so geschichtete Bauwerk umfasst eine Fläche von 40 Quadratmetern und einen Rauminhalt von 130 Kubikmetern, ist 7,5 Meter lang, 4,1 Metern hoch und mit 280 Kilogramm sehr leicht.
In der Praxis kann dieser Fertigungsprozess relevant sein bei Entwürfen individueller Bauwerke mit außergewöhnlichen Typologien – weniger allerdings für die Massenproduktion identischer Bauteile. Ob in der Konstruktion die Zukunft der Ingenieurbaukunst liegt und der Job des Architekten sich peu a peu mit dem des Programmierers verquickt wird sich zeigen. Sicher ist: Der Pavillon ist materialeffizient, ressourcenschonend, innovativ und sieht zudem interessant aus. Und das sind zeitgemäße, respektable Qualitätsmerkmale.
