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DETAIL research Lab: Ideen für morgen

»Future Materials and Innovations« erhielten auf der BAU 2019 wieder eine besonderte Betrachtung. Neben den zahlreichen Produkt- und Systeminnovationen, die Aussteller an ihren Messeständen präsentierten, kuratierte DETAIL bereits zum dritten Mal in Folge die Sonderausstellung DETAIL research Lab zu innovativen Produktentwicklungen, Rohstoffen und Halbzeugen in Form von Prototypen, Modellen sowie Materialproben. Am neuen Standort in der Halle B0, in direkter Nachbarschaft zur Forschungsinitiative Zukunft Bau des BMI Bundesministerium des Inneren, für Bau und Heimat, verschiedenen Forschungsinstituten sowie dem Vortragsforum B0, konnten mehr denn je nationale und internationale Besucher durch die Ausstellung geführt werden. Das vielseitige Feedback und die informellen Dialoge dienen als wichtiger Impuls für die Ideen für morgen, zur Weiterentwicklung und als konkrete Anregungen zu den Anwendungsbereichen.

Die Bandbreite der zukunftsweisenden Ideen ist groß. Im Bereich der Grundlagenforschung regten mehrere Materialentwicklungen und -systeme die Besucher zu Diskussionen an. Die Forschungsplattform Bau Kunst Erfinden der Universität Kassel zeigte mit der Entwicklung »Tethok« einen neuartigen Endlosfaden aus Weidenholz, aus dem ein neues leichtes, form- und funktionalisierbares Baumaterial entstehen kann. Die Funktionsfaser kombiniert die Vorteile des Werkstoffs Holz mit variablen textilen Konstruktions- und Fertigungsmethoden.
Holz ist auch ein Bestandteil des Forschungsprojekts Holzleichtbeton »WooCon« des Institut für Bau- und Umwelttechnologien, iTEC, der Hochschule für Technik & Architektur Fribourg HTA-FR, Fachhochschule Westschweiz HES-SO, bei dem gießbarer und potenziell selbstverdichtender Holzleichtbeton als tragender Baustoff mit weiteren baurelevanten Eigenschaften (bauphysikalisch, thermisch, etc.) zum Einsatz kommen kann.

Mit der Überlagerung von Material und Funktionsprinzipien experimentiert das FFin – Frankfurter Forschungsinstitut der Frankfurt University of Applied Sciences mit dem Projekt »4dTEX« bzw. dem Forschungsprojekt »ReFaTex« (Reversibel faltbare, energetisch wirksame 3D-Textilien im Baubereich). Hier wird das Potenzial sogenannter Abstandstextilien für ultraleichte, gleichermaßen stabile, bewegliche und bei Bedarf adaptive Elemente im Öffnungsbereich anhand der klassischen Elemente Klappladen, Raffstore und Plissee untersucht. Durch die integrierte Doppellagigkeit des Textils lassen sich zum einen gezielt Transparenzen programmieren, zum anderen scharnierlose Bewegungsmechanismen implementieren, die sowohl mechanisch, elektrisch aber auch adaptiv steuerbar sein können.
Der Fachbereich Fassadentechnologie, Energieeffizienz und Design der Hochschule Augsburg arbeitet zusammen mit weiteren Partnern unter dem Projekt »Next Generation Biofilm« an der Weiterentwicklung von herkömmlichen aquatischen Photobioreaktoren. Das fassadenintegrierte Bioreaktorsystem basiert ebenfalls auf dem Prinzip der Nutzungsüberlagerung. Neben Energie können aus dem aerosolbasierten Photobioreaktor mit Hilfe terrestrischer Algen sowohl Wirk- als auch Wertstoffe für unterschiedlichste Anwendungsfelder in der Industrie und Lebensmittelproduktion extrahiert und damit der Verbrauch von wertvoller Ackerfläche vermieden werden.

Im Rahmen der neu geschaffenen, übergeordneten Forschungseinheit und interdisziplinären Kooperations-plattform Architecture Research Incubator (ARI) der Fakultät für Architektur an der TU München wurden gleich mehrere spannende Projekte gezeigt. Am Lehrstuhl für Tragwerksplanung entstand die Tragstruktur »Asymptotic Gridshell«. Die digital gefundene Minimalfläche basiert auf einem rechtwinkligen Netzwerk aus ebenen Lamellen mit identischen Knoten, das als ebenes System gesteckt und dann in seine gekrümmte Form gebogen wird. Am selben Institut entstand die Idee des »Bamboo Connection Systems«, eine Lösung für den technisch schwierigen Umgang mit der natürlichen Struktur des Bambus. Ein Verbindungssystem mit einer speziellen Fügetechnik bildet einen Bausatz, welcher verschiedene Verbindungsknoten beinhaltet und somit die natürliche Unregelmäßigkeit des Rohstoffs ausgleicht.   
Auf den Prinzipien der Natur basiert auch die »Living Plant Construction«, bei der die Professur für Green Technologies in Landscape Architecture mit dem Ansatz der Baubotanik biologische und konstruktive Prinzipien zu einem architektonischen Konzept verknüpft. Bäume werden mit technischen Konstruktionselementen verbunden und lassen mit zunehmender Größe und Stabilität der Pflanzen lebende Bauwerke entstehen. In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen wurde mit dem »Urban Micro Climate Canopy« ein architektonischer Prototyp ausgestellt, der als eine innovative pflanzlich-technische Verbundstruktur neue Möglichkeiten aufzeigt, mit denen das Mikroklima in unseren Städten verbessert werden könnte.

Den Sprung in eine mögliche Realisierung zeigt die Forschungsarbeit der Professur für Entwerfen und Gebäudehülle. »Fluid Morphology« ist das weltweit erste transluzente und multifunktionale Fassadenelement, welches in einem Fertigungsschritt komplett 3D gedruckt wird und verschiedene Funktionen in einer einschichtigen Hüllstruktur vereint. Geplant ist die Erstellung eines Prototyps für die Fassade am Interims-Eingangsgebäude des Deutschen Museums in München, das bis 2020 entstehen soll.
Auch die Designstudie heroal C 50 GD regte die Fantasie der Besucher an. Um auf die Nachfrage nach großen Fassadenflächen mit maximaler Transparenz bei gleichzeitiger Minimierung der Profilbreite zu reagieren, entwickelte das Unternehmen ein Glasschwert, das den klassischen Pfosten statisch ersetzt und zugleich die Ansichtsbreite von außen sowie die Bautiefe des Pfostens optisch reduziert.
An der Modifizierung von Produktionstechnologien arbeitet das Unternehmen NBK Keramik GmbH, das mit der Designstudie »Terrart – die Welle / the Wave« die Gestaltungsmöglichkeiten bei gleichbleibender Bautechnik erweitert. In einer hausinternen Forschungsarbeit wurde ein Verfahren entwickelt, das die Bewegung der keramischen Massen in eine weitere Extrusionsrichtung zulässt, sodass eine Querschnittsform mit einer unregelmäßigen Oberfläche entsteht. Die dadurch entstehenden Formen sind im Rahmen der Herstellung extrudierter, grobkeramischer Massen neuartig.

An digitaler Formfindung arbeitete auch die Hochschule München, Fakultät für Architektur, Institut für Konstruktion und Technik, Fachgebiet Tragwerksplanung und Konstruktives Entwerfen mit dem Parametrischen Pavillon »Miura Origami«. Ideengeber ist das Faltmuster Miura-Ori, konzipiert durch den japanischen Astrophysiker Koryo Miura, bei dem aus einer Tessellation mit Parallelogrammen eine sich selbsttragende Form erzeugt wird. Das Faltmuster sowie der gesamte Bewegungsprozess wurde durch ein digitales Modell mittels parametrischer Steuerung generiert. Gezeigt wurde daraus ein Ausschnitt in Form einer Alucobond-Platte als gefaltetes Aluminum-Sandwich-Paneel.
Das Prinzip von segmentierten Schalentragwerken auf Grundlage bionischer Prinzipien wird von den Instituten ICD und ITKE an der Universität Stuttgart seit vielen Jahren erforscht. Für den 30 Meter spannenden Holzpavillon der Bundesgartenschau 2019 in Heilbronn wurde ein System von 376 hohlen Kassetten entwickelt, die nach einem digitalen Entwurfs- und Simulationsprozess individualisiert in einem robotischen Vorfertigungsprozess aus Platten und Balken assembliert werden.  

Innovativ ist auch die Entwicklung des neuartigen Vakuumisolierglas »Fineo« von AGC Interpane. Mit einem Scheibenaufbau von 6-10 Millimeter lassen sich Wärmedämmwerte erzeugen, die High-End-Dreifachwärme-dämmglas übertreffen und dessen metallische Abstandhalter im Vakuum kaum noch zu sehen sind. Der Einsatz im Bereich der Sanierung und des Denkmalschutzes sowie im Neubau wurde von den Besuchern des DETAIL research Lab sehr begrüßt.
Intensiv diskutiert wurde auch das Potenzial des »Acrysmart Glas« der HPF The Mineral Engineers, Quarzwerke Gruppe, das als dynamisches Kunststoffglas, das sich dem Klima anpasst, ein intelligentes Energiemanagement verspricht. Die Änderung der Materialtemperatur des Kunststoffs löst einen reversiblen Schalteffekt ohne externe Impulse aus, mit dem die Durchlässigkeit für Licht und Solarstrahlung reguliert wird. Die Sonneneinstrahlung wird entweder durch Rückwärtsstreuung reflektiert und absorbiert oder kann ungehindert passieren.

Auf einem kapazitiven System basiert die Entwicklung des Bodensensors »SensFloor Care« der Future-Shape GmbH, bei dem analog zu einem Touchdisplay auf dem Handy durch die spezifische Dichte sowie der Leitfähigkeit des menschlichen Körpers die Bewegungsmuster von Personen aufgezeichnet werden. Im Bereich des AAL (Ambient Assisted Living) unterstützt der intelligente Sensorboden Ärzte und Bewohner in Pflegeeinrichtungen. Die Realtime-Erfassung und Auswertung der Kundenwege, -geschwindigkeiten und Aufenthaltsdauer sind aber auch interessant für den Einzelhandel und Ausstellungen sowie für Multimedia-Anwendungen.
Auch in der Oberflächenentwicklung zeigen sich neue Möglichkeiten. Unter dem Namen »CamuStyleTX« entwickelte die Swiss Krono AG eine Anzahl neuer Texturen auf der klassischen melaminharzbeschichteten Spanplatte für den kreativen Innenausbau. Inspiriert durch Kalk- und Textiloberflächen, werden im Pressvorgang der OSB-Platten über die Einlage eines Formgebers verschiedene Muster generiert.

Im Sinne der Nachhaltigkeit und des Wohlbefindens in Innenräumen arbeitet das Unternehmen Baswa an der Entwicklung einer Akustikplatte auf Basis von Naturfasern. Die Fasern von Kenaf aus der Familie der Hanfpflanzen bieten hierfür das größte Potenzial. Zusammen mit einer offenporigen Vorbeschichtung aus recyceltem Glasgranulat vereint die Platte beste ökologische Eigenschaften mit ausgezeichneter Schallabsorption.
Mit den Anforderungen des Bauens der Zukunft beschäftigt sich auch das Forum für sicheres Dämmen mit EPS (FSDE). Im DETAIL research Lab wurden zwei Möglichkeiten vorgestellt, EPS aus Bauanwendungen wiederzuverwerten. Zum einen mithilfe des sogenannten CreaSolv-Verfahrens, bei dem HBCD-haltiges EPS in seine Bestandteile aufgespalten und verwertbar gemacht werden kann, zum anderen als sogenannte Rezyklat-Dämmplatten, die aus HBCD-freien EPS-Resten bestehen.

Zum Stöbern und Entdecken luden die prämierten Exponate des Materialpreis 2018 ein, der von der Materialagentur Raumprobe durchgeführt wird. Seit 2013 werden im jährlichen Wechsel Hersteller und Planer ausgezeichnet – zum einen für die Prozesse im Materialkreislauf, die einander bedingen und für den Bestand und Fortschritt der Branche gleichermaßen unerlässlich sind, zum anderen für die Produktion, Kreation und den Einsatz in gebauten Projekten.

Vielfältige Ideen für die Zukunft des Bauens gibt es also bereits heute – bleiben Sie gespannt, welche sich durchsetzen und wie sie sich weiterentwickeln. Wir freuen uns auf Ihren Besuch auf der BAU 2021!

Unterstützt wurde das DETAIL Research Lab von unseren Partnern:
BAU 2019 und der Forschungsinitiative Zukunft Bau

Sowie:
AGC INTERPANE Glas Industrie AG, BASWA acoustic AG, Future-Shape GmbH, Forum für sicheres Dämmen mit EPS (FSDE), heroal - Johann Henkenjohann GmbH & Co. KG, HPF The Mineral Engineers / Quarzwerke Gruppe, NBK Keramik GmbH, SWISS KRONO AG

Ideelle Partner:
BAU KUNST ERFINDEN / Universität Kassel, FFin – Frankfurter Forschungsinstitut Frankfurt University of Applied Sciences, Hochschule Augsburg Fassadentechnologie, Energieeffizienz und Design / Next Generation Biofilm, Hochschule München, Fakultät für Architektur, Institut für Konstruktion und Technik, Fachgebiet Tragwerksplanung und Konstruktives Entwerfen, ICD Institute for Computational Design and Construction | Universität Stuttgart, Institut für Bau- und Umwelttechnologien iTEC Hochschule für Technik & Architektur Fribourg HTA-FR, Fachhochschule Westschweiz HES-SO, raumPROBE, Technische Universität München, Architecture Research Incubator

 

DETAIL research Lab, BAU 2019, Partner, Sponsoren

ARCHITEKTUR & DESIGN

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