Zu einer entfesselten Architektur

Über Industrialisierung und Digitalisierung des Bauens 

von Eberhard Möller Welchen Einfluss hatte die Industrialisierung des 19. Jahrhundert auf das Bauwesen? Und wie wirkt sich die Digitalisierung der heutigen Zeit auf den Entwurfs- und Bauprozess aus? Einen kurzen geschichtlichen Abriss zu den beiden "Wendepunkten des Bauens" und ihren Hintergründen gibt Eberhard Möller von der Technischen Universität München.  Wie selbstverständlich kaufen wir Kleidung von der Stange und Autos vom Band. Aber Häuser? Warum nicht ein Haus kaufen wie einen Ford? Genau diese Frage stellte sich Le Corbusier Anfang der 1920er Jahre [1], zu einem Zeitpunkt also, als die Industrialisierung längst den Kinderschuhen entwachsen war und fast alle Lebensbereiche erfasst hatte. Trotz der spürbaren Berechtigung der Frage müssen wir auch 90 Jahre später einsehen, dass eine nennenswerte Industrialisierung des Bauens bis heute jedoch nicht stattgefunden hat. Als ersten Grund nennt Peter Blake in seiner Polemik "Form Follows Fiasko: Why Modern Architecture Hasn't Worked" [2] fehlende allgemeingültige Größen- und Qualitätsstandards. Den zweiten Grund für das Scheitern der Bau-Industrialisierung sieht er im fehlenden Massenkonsum von Bauwerken, ohne den Massenproduktion zweifellos unsinnig ist. Das dritte Manko liegt im Bereich des Transports. So gibt Blake an, dass der wirtschaftliche Aktionsradius von Fertighausherstellern bei nur etwa 150 Meilen liegt. Vermutlich entscheidender ist aber sein vierter Punkt: der äußerst individualistisch geprägte Charakter unserer freien Konsumgesellschaft. Die größten Gegner jeglicher Industrialisierung des Bauens lassen sich schließlich in den Reihen des traditionellen Handwerks finden.

Erfolge der Industrialisierung

Dies heißt das aber noch lange nicht, dass die Industrialisierung am Bauwesen allgemein spurlos vorübergegangen wäre. Deren Ergebnisse finden sich nur eher in den benutzten Baustoffen als in den Methoden des Bauens. Stahl und Stahlbeton sind Materialien, die vor der Industrialisierung teuer beziehungsweise unbekannt waren und die ohne industrielle Herstellungsprozesse in ihrer heutigen Verbreitung undenkbar wären. Gleiches gilt für mineralische Dämmstoffe, synthetische Dichtungsbahnen oder ganz allgemein für die meisten organischen Werkstoffe. Die revolutionären Bauten, die nur durch den Einsatz dieser fortschrittlichen Materialien möglich wurden wie beispielsweise der Eiffelturm oder der Kristallpalast, haben die Architektur nachhaltig beeinflusst und verändert.

Der Beitrag ist dem 2010 unter der Edition DETAIL erschienenen Buch "Wendepunkt|e im Bauen - von der seriellen zur digitalen Architektur", Hrsg. Winfried Nerdinger in Zusammenarbeit mit Rainer Barthel, Richard Junge, Roland Krippner und Frank Petzold, entnommen. Anmerkungen: [1] Konrad Wachsmann, Wendepunkt im Bauen, Wiesbaden 1959, S. 14

[2] Albert Bemis, The Evolving House, Cambridge (MA) 1936; Kurt Junghanns, Das Haus für Alle. Zur Geschichte der Vorfertigung in Deutschland, Berlin 1994 [3] Konrad Wachsmann, Holzhausbau. Technik und Gestaltung, Berlin 1930, S. 7 [4] Konrad Wachsmann, Bauen in unserer Zeit, Salzburg 1958, S. 18 [5] Barry Bergdoll, Home Delivery: Viscidities of a Modernist Dream From Taylorized Serial Production to Digital Customization, in: ders., Peter Christensen (Hg.), Home Delivery. Fabricating the Modern Dwelling, Ausst.-Kat. The Museum of Modern Art New York, New York u.a. 2008, S. 12-24, hier S. 20 [6] Herbert J. Gans, Die Levittowner. Soziographie einer "Schlafstadt", Braunschweig 1969; Kenneth T. Jackson, Crabgrass Frontier: The Suburbanization of the United States, New York 1985

Bei diesem ist der Computer nicht mehr nur im Bauwesen, sondern auch direkt im Herzen der Architektur angekommen. Denn ausgehend von dieser rechnergestützten Zuschnittsermittlung entstand ein Formfindungsprogramm für leichte Flächentragwerke, eine Software, die nicht nur Bestehendes analysiert, sondern die Formen - in Abhängigkeit von wenigen vorzugebenden Randbedingungen - rechnerisch generiert: "Computer Aided Design". Von einem allgemeinen Durchbruch auf dem Weg zu einer "Digitalen Architektur" zu sprechen, wäre zu diesem Zeitpunkt allerdings verfrüht. Erst mit der Verbreitung des PCs und einer zunehmend erschwinglicheren CAD-Software in den 80er Jahren zog das rechnergestützte Zeichnen dann nach und nach in viele Architekturbüros ein. Allerdings kann hier kaum von einer Digitalisierung der Architektur die Rede sein, allenfalls von einer des technischen Zeichnens.

Die Entfesselung

Einen Schritt weiter ging Frank O. Gehry, als er 1992 die 3D-Planungssoftware CATIA (Computer Aided Three Dimensional Interactive Application) für seine Entwürfe und Planungen einzusetzen begann. [5],[6] Seine frei geformten, experimentellen Papier- und Holzmodelle ließ er mit einem elektronischen Präzisionsstift abtasten, um genaue geometrische Maße der Gestalt zu erhalten. CATIA wandelte die Daten in ein dreidimensionales Computermodell um. Die daraus entstandenen Bauten, allen voran die funkelnde Architekturplastik des Guggenheim-Museums in Bilbao, sind ohne Computereinsatz kaum vorstellbar. Denn zum einen lässt sich der Baukörper nicht abwickeln, weshalb seine Geometrie in einer herkömmlichen Dreitafelprojektion aus Grundriss, Schnitt und Ansicht nicht vollständig erfassbar wäre. Zum anderen ist eine sinnvolle Dimensionierung des tragenden Stahlskeletts in den mehrfach gekrümmten Außenwänden ohne elektronische Hilfsmittel ausgeschlossen - von den Nachweisen der Standsicherheit und der Gebrauchstauglichkeit ganz zu schweigen. Zudem käme selbst die Produktion der unzähligen unterschiedlichen Bauteile ohne den Einsatz der CNC-Technologie (Computerized Numerical Control) einer Sisyphusarbeit gleich. Die Digitalisierung aber befreit die Architektur von der Forderung nach gleichen Teilen - sowohl in der Planung als auch in der Realisierung. Aus technischer und damit aus finanzieller Sicht bleibt lediglich die Reduzierung auf möglichst wenige unterschiedliche Produktionsprozesse für die vielen unterschiedlichen Teile empfehlenswert - und selbst diese Einschränkung gilt wahrscheinlich nur bis zum nächsten Wendepunkt im Bauen.

Der zweite Wendepunkt
 
Begibt man sich auf die Suche nach einem weiteren Wendepunkt mit entsprechend großer Wirkung auf das Baugeschehen, wird man nach der Industrialisierung wohl erst bei der Digitalisierung wieder fündig. Neue Baustoffe hat uns der digitale Wendepunkt jedoch bislang eher kaum beschert. Auch das Geschehen auf der Baustelle erlebte bis heute keine echte Revolution. Der eigentliche Wandel ist eher im digitalisierten Entwurfs- und Planungsprozess zu finden. Bemerkenswert dabei ist, dass der Rechnereinsatz im Bauwesen nicht nur große Wirkung zeigt, sondern sogar - zumindest fast - seinen Ursprung darin hat, gilt doch der Bauingenieur Konrad Zuse als Entwickler des ersten universellen Computers der Welt. Mit dem Rechner "Z3" gelang ihm 1941 der Durchbruch. Dies begünstigte in den 1950er Jahren Entwicklung und Anwendung der Methode der "Finiten Elemente" (FEM). Den Namen der Methode, mit der sich unter anderem die Lastabtragung in komplexen Bauteilen und deren Verformung analysieren lässt, prägte Ray W. Clough mit seinen Vorträgen 1960 in Pittsburgh und 1962 in Lissabon. [3] Bereits einige Jahre zuvor hatte John Argyris durch seine Abhandlung über "Die Matrizentheorie der Statik" wesentliche Vorarbeit für das neue Verfahren geleistet. 1959 gründete er an der Technischen Hochschule Stuttgart das "Institut für Statik und Dynamik der Luft- und Raumfahrtkonstruktionen". Neun Jahre später, im Sommer 1968, suchten die Planer der leichten und beschwingten Münchner Olympiadächer um Jörg Schlaich die Zusammenarbeit mit diesem Institut, [4] um den exakten Zuschnitt für die weit spannenden, sattelförmigen Seilnetze rechnerisch zu ermitteln.