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Der Seeigel stand Pate: Forschungspavillon der Uni Stuttgart

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Auf dem Innenstadt-Campus der Universität Stuttgart entsteht derzeit ein ungewöhnliches Bauprojekt: Ein Holzpavillon, dessen modulare Konstruktion auf der Morphologie eines Seeigels beruht.

Bauen nach bionischem Vorbild: Studierende und Wissenschaftler der Institute Computerbasiertes Entwerfen (ICD) und Tragkonstruktion und Konstruktives Entwerfen (ITKE) wollen damit ihre Forschungsergebnisse zur Leistungsfähigkeit biologischer Strukturen in einem architektonischen Entwurf überprüfen. Mit neuen Fertigungsmethoden soll gleichzeitig eine anpassungsfähige, ressourcenschonende und damit nachhaltige Bauweise erprobt werden.

Entwurf und Planungen für das Projekt starteten bereits im letzten Wintersemester im Rahmen des Seminars „Performative architektonische Morphologie“ unter der Leitung von Prof. Jan Knippers (ITKE) und Prof. Achim Menges (ICD) an der Uni Stuttgart. Bei der Analyse biologischer Strukturen untersuchten die Seminarteilnehmer unter anderem die Morphologie des „Sanddollars“, eine Unterart der Seeigel, die das Grundprinzip für die Baustruktur des Holzpavillons lieferte. Die Schale des „Sanddollars“ hat einen modularen Aufbau aus miteinander verzahnten polygonalen Platten. Das hohe Leichtbaupotential ist aus der Struktur des „Sanddollars“ abgeleitet: Dort laufen stets drei Plattensegmente an einem Punkt zusammen. Zusätzlich verfügt der Sanddollar an seinen Plattenrändern über mikroskopische Kalzitprojektionen, so dass sich benachbarte Platten miteinander verzahnen. Fingerzinken, die in der traditionellen Holzbearbeitung form- und kraftschlüssige Verbindungen ermöglichen, stellen hierzu das herstellungs-technische Pendant dar.

Durch die spezielle geometrische Ordnung und Fügung der Platten entstehen hoch beanspruchbare Strukturen – so lässt sich das Prinzip des Seeigel-Skeletts auf Bauwerke übertragen. Um die ökonomische Herstellung der mehr als 850 geometrisch unterschiedlichen Bauteile, sowie der über 100.000 Zinken zu ermöglichen, ist diese automatisiert. Die Fertigung der Platten erfolgte in der universitätseigenen Roboterwerkstatt. Sowohl die statische Analyse, die Programmierung der robotischen Fertigungsanlage als auch die Ablaufplanung führten die Studierenden gemeinsam mit wissenschaftlichen Mitarbeitern der Uni durch. Im Anschluss an die robotische Fertigung wurden die 6,5 Millimeter dünnen Platten an den Zinkenverbindungen zu Zellen geleimt, grundiert und lasiert, und schließlich kontinuierlich auf der Baustelle verbaut. Die Verbindung zwischen den Zellen ist so gestaltet, das der mehrfache Auf- und Abbau des Pavillons möglich ist.

Der Holzpavillon wird für rund zwei Monate auf dem Vorplatz vor den beiden Kollegiengebäuden KI und KII in der Keplerstraße bleiben. Anschließend wird er demontiert und bei der Firma Ochs – neben der KUKA Roboter GmbH einer der beiden Hauptsponsoren des Projekts – wieder aufgebaut.

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