Der Forschungspavillon von 2012: ein Hummerpanzer als Bauprinzip

Eine Schale von vier Millimetern Dicke, über 30 Kilometer Faser, gewickelt von einem Roboter: Das Vorbild war ein Krebstier.

Im November 2012 stellten das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart einen Forschungspavillon fertig, der vollständig robotisch aus Carbon- und Glasfasern gefertigt wurde. Architektur, Ingenieurwesen und Biologie arbeiteten dafür zusammen.

Vom Tier zum Prinzip

Das Team sah sich zunächst verschiedene wirbellose Tiere an, insbesondere im Hinblick auf die Richtungsabhängigkeit des Materials und die funktionale Gestalt von Gliederfüßern. Als Vorbild wurde der Panzer des Hummers genauer untersucht: Faserausrichtung, Faseranordnung und die daraus folgenden Verläufe von Schichtdicke und Steifigkeit. Die Leistung der Kutikula beruht auf dem Zusammenspiel von Form, Faserrichtung und Matrix.

Fertigung ohne Vollform

Bei Faserbauteilen braucht man üblicherweise eine vollständige Form, auf die das Material gelegt wird. Für Gebäude ist das unpraktisch. In Stuttgart genügte ein leichter, vorübergehender Rahmen, um den ein Roboter die Fasern wickelte. Die Glasfasern gliedern den Raum und dienten als Schalung für die folgenden Lagen, die steiferen Carbonfasern übernehmen den Lastabtrag.

Die Zahlen

• Mehr als 30 Kilometer Faserstränge
• Rund 3,5 Meter Höhe
• Eine Schale von nur 4 Millimetern Dicke
• Eine halbtransparente Hülle von weniger als 320 Kilogramm

Das Projekt zeigt, wie sehr sich Bionik vom Bild der Formnachahmung gelöst hat. Der Pavillon sieht nicht wie ein Hummer aus. Übernommen wurde die Logik, Material nur dort und in der Richtung einzusetzen, wo es gebraucht wird, und das wurde erst durch die neue Fertigung möglich.

Von der Redaktion

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