ArboSkin: Fassaden Mock-Up aus dauerhaften und rezyklierfähigen Biokunststoffen

Der Biokunststoff-Fassaden Mock-Up entstand im Rahmen des vom Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) und dem Land Baden Württemberg geförderten Forschungsprojektes ‘Biokunststoff-Fassade’. Er demonstriert eine mögliche architektonische und bautechnische Anwendung der im Projekt entwickelten Biokunststoffe. Der Entwurf basiert auf einem dreieckigen Netz mit verschiedenen Maschengrößen.

Forschungsprojekt Biokunststoff-Fassade:
Das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) befasst sich in Forschung und Lehre seit vielen Jahren mit der Planung, Simulation und Fertigung komplex geformter Gebäudehüllen. Zur Eindeckung solcher Fassaden werden bislang meist Elemente aus erdölbasierten Kunststoffen, Glas oder Metall verwendet. Tiefziehbare Platten aus biobasierten Kunststoffen können in Zukunft eine rohstoffeffiziente Alternative darstellen. Sie verknüpfen die Eigenschaft der freien Formbarkeit von thermoplastischen Kunststoffen mit den ökologischen Vorteilen von Materialien, die aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen bestehen.

In der Zusammenarbeit von Materialentwicklern, Architekten, Produktdesignern, Fertigungs- und Umwelttechnikern entstand ein neuer thermoplastischer Werkstoff für Fassadenbekleidungen, der zu über 90% aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Das vom Projektpartner TECNARO im Rahmen des Projektes weiterentwickelte Biokunststoffgranulat ARBOBLEND® lässt sich zu Platten extrudieren, die dann beliebig weiterbearbeitet werden können. Mittels Bohren, Bedrucken, Laminieren, Lasern, CNC-Fräsen oder Tiefziehen können unterschiedliche Oberflächenqualitäten, Strukturen und Formteile erzielt werden. Die Halbzeuge dienen dann zur Bekleidung ebener oder frei geformter Innen- und Außenwände.

Der Werkstoff kann weiterhin rezykliert werden und erfüllt die üblichen hohen Anforderungen, die hinsichtlich Dauerhaftigkeit und Flammschutz an Baustoffe gestellt werden. Projektziel war es, ein möglichst nachhaltiges und dennoch langlebiges Baumaterial zu entwickeln. Dabei galt es den Anteil erdölbasierter Komponenten und Additive gering zu halten. Die ökobilanzielle Bewertung erfolgte durch den Projektpartner Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte- und Abfallwirtschaft (ISWA). Des Weiteren wurde die Beständigkeit gegenüber mikrobiellen Abbau eruiert.

Innovativer Charakter des Forschungsprojekts:
Im Rahmen des Projektes wurden erstmals Biokunststoffplatten aus vorwiegend nachwachsenden Rohstoffen entwickelt, die sich frei verformen lassen und zudem auf die Anwendung im Baubereich einschließlich Außenraum zugeschnitten sind. Diese waren zu Projektbeginn nicht auf dem Markt verfügbar. Die Konzeption als schwerentflammbares Plattenmaterial zielt in gleicher Weise auf die Innenraumanwendung ab (spek DESIGN). Mit dieser Neuentwicklung kann zeitnah ein Produkt angeboten werden, das zwei Tendenzen aufgreift:

– Steigende Nachfrage an Ressourcen schonenden und nachhaltigen Baustoffen

– Zunehmende Planung und Realisierung von Gebäuden mit freier Geometrie und ebenen
Fassadenplatten mit 3D-Effekten (Reliefs)

Projektinformationen:

Projektlaufzeit: 20.12.2011-31.10.2013

Präsentation Mock-Up: 17.10.2013

Mock-Up Tragkonstruktion:
Die frei geformte Biokunststoff-Elementfassade funktioniert insgesamt als ein Plattenschalen-Tragwerk mit zusätzlichen lastabtragenden und versteifenden Randring- und Zwischenträgern. Im Gegensatz zu üblichen, nicht-tragenden Fassadenkonstruktionen ist im vorliegenden Fall die Schalentragwirkung der doppelt gekrümmten Haut aus miteinander gekoppelten, 3,5mm dicken Biokunststoff-Pyramiden zu Mittragwirkung und zur Aussteifung des Gesamtsystems herangezogen worden. Diese innovative Maßnahme zeigt zum einen das Potential des modifizierten Biokunststoffes als steifes (bis E≈4000N/mm²) Material mit geringer Eigengewichtslast (13kN/m³) für Außenanwendungen, zum anderen ermöglicht dies eine Fassadenkonstruktion mit einer minimierten Zahl von Auflagerpunkten bzw. Festhaltungen am dahinterliegenden Rohbau.

Das ITKE als “Ausgezeichneter Ort im Land der Ideen”:
Mit der Projektidee und der Konzeptionierung für die Biokunststoff-Fassade aus thermoplastisch verformbaren Halbzeugen, gehört das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) zu den 14 Preisträgern im Bereich Wissenschaft des bundesweiten Wettbewerbs “Ausgezeichnete Orte im Land der Ideen” 2013/14. Der Wettbewerb steht erstmals im Zeichen eines Themas: “Ideen finden Stadt”. Damit würdigen die Initiative “Deutschland – Land der Ideen” und die Deutsche Bank Ideen und Projekte, die Lösungen für die Herausforderungen der Städte und Regionen von morgen bereithalten. Mit diesem Projekt liefert das Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, welchem auch die Projektleitung obliegt, mit seinen Projektpartnern TECNARO, BAUER THERMOFORMING, spek DESIGN und dem Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft (ISWA) der Universität Stuttgart, eine Antwort auf die Frage, wie man frei formbare und rezyklierbare Halbzeuge aus über 90% nachwachsenden pflanzlichen Rohstoffen herstellen kann.

Kontakt
Koordination:
Prof.-Dr.-Ing. Jan Knippers
Tel. 0711/ 685 83280
E-Mail: info@itke.uni-stuttgart.de

Dipl.-Ing. Carmen Köhler
Tel. 0711/ 685 83283
E-Mail: c.koehler@itke.uni-stuttgart.de

Weitere Informationen

2013-10-19-Die kompostierbaren Pyramiden von Stuttgart-Stuttgarter Zeitung (PDF)

Pressetext Biokunststoff-Fassade ITKE (Komplette Pressemitteilung des IKTE als PDF)

Source

ITKE Universität Stuttgart, Pressemitteilung, 2013-10-23.

Supplier

Bauer Thermoforming
spek Design
TECNARO GmbH
Universität Stuttgart

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