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12.08.2020

Rotorblatt-Carbon rettet morsche Bäume

Augsburger Pilotprojekt gibt Werkstoff zweites Leben

Exoskelett für Bäume

Bei dem jetzt als Prototyp abgestützten Baum handelt sich um einen abgestorbenen Buchentorso von 7,50 m Höhe und einem Gewicht von rund 3 t, der schon viele Jahre im Siebentischwald hinter dem Botanischen Garten solitär auf einer Wiese steht und zahlreichen Tieren als Habitat dient. Der mächtige Stamm stellt ein Beispiel für die ökologische Integration von alten Baumriesen in den aktuellen Baumbestand der Parkanlage dar. Die Abstützung war notwendig, da die Stand- und Bruchsicherheit zukünftig nicht mehr ohne weiteres gewährleistet werden konnte. Der besondere Reiz liegt darin, dass das angebrachte Exoskelett sehr schlank und dadurch nahezu unsichtbar ist.

Weißgerber erwartet, dass „die sägerauen Carbon-Stützen in den kommenden Jahren von einer Bewitterungsschicht aus Moosen und Flechten überzogen werden“ und sich dann bei gleichbleibender Stabilität vollends unauffällig in das Waldbild einpassen, ohne dass diese das Carbon-Material schädigen oder zersetzen. Die Stadt Augsburg jedenfalls will zunächst zwei fragile Bäume mit den Carbon-Stützen ausrüsten und hat im Erfolgsfall reichlich weitere Baum-Anwärter in petto.

  • Von Hamburg nach Augsburg: Franz Weißgerber, Geschäftsführer der im Donau-Ries ansässigen iii-Carbon Weißgerber GmbH & Co. KG, zeigt einen recycelten Carbon-Stab aus einem früheren Windanlagen-Rotorblatt (© CU)

    Von Hamburg nach Augsburg: Franz Weißgerber, Geschäftsführer der im Donau-Ries ansässigen iii-Carbon Weißgerber GmbH & Co. KG, zeigt einen recycelten Carbon-Stab aus einem früheren Windanlagen-Rotorblatt (© CU)

  • Die 6 m langen Carbonstäbe für das Exoskelett sind hochfest und elastisch-steif bei sehr geringem Gewicht (© Michael Heine)

    Die 6 m langen Carbonstäbe für das Exoskelett sind hochfest und elastisch-steif bei sehr geringem Gewicht (© Michael Heine)

  • Ein Erdbohrer muss zunächst die zwei Meter tiefen Bohrlöcher für die Fundamentierung … (© Michael Heine)

    Ein Erdbohrer muss zunächst die zwei Meter tiefen Bohrlöcher für die Fundamentierung … (© Michael Heine)

  • … in der Nähe des Stammes schaffen, … (© Michael Heine)

    … in der Nähe des Stammes schaffen, … (© Michael Heine)

  • ... die die Carbon-Stützen aufnehmen sollen. (© Michael Heine)

    ... die die Carbon-Stützen aufnehmen sollen. (© Michael Heine)

  • Nach dem Einbringen der ersten Carbon-Stützen … (© Michael Heine)

    Nach dem Einbringen der ersten Carbon-Stützen … (© Michael Heine)

  • … werden sie mit natürlichem Mineralbeton aus einem fränkische Juraschotter-Gemisch in senkrechter Position fixiert (© Michael Heine)

    … werden sie mit natürlichem Mineralbeton aus einem fränkische Juraschotter-Gemisch in senkrechter Position fixiert (© Michael Heine)

  • Filigrane Stützen: Das Exoskeletts tritt kaum in Erscheinung, obwohl es die rund 3 t Eigengewicht des Baums stabilisiert (© Michael Heine)

    Filigrane Stützen: Das Exoskeletts tritt kaum in Erscheinung, obwohl es die rund 3 t Eigengewicht des Baums stabilisiert (© Michael Heine)

  • Zuletzt muss der Baum-Torso an den Exoskelett-Stützen mit Gurtbändern fixiert werden (© Michael Heine)

    Zuletzt muss der Baum-Torso an den Exoskelett-Stützen mit Gurtbändern fixiert werden (© Michael Heine)

  • Fertig! Die sechs Meter langen Baumstützen sind ein Recycling-Produkt aus abgebauten Rotorblättern eines Windrads (© CU)

    Fertig! Die sechs Meter langen Baumstützen sind ein Recycling-Produkt aus abgebauten Rotorblättern eines Windrads (© CU)

  • Vor der carbongestützten alten Buche im Augsburger Siebentischwald (v.l.n.r.): Franz Weißgerber, Fachagrarwirt Robert Dettenrieder, Reiner Erben, Andreas Detter und Michael Heine (© CU )

    Vor der carbongestützten alten Buche im Augsburger Siebentischwald (v.l.n.r.): Franz Weißgerber, Fachagrarwirt Robert Dettenrieder, Reiner Erben, Andreas Detter und Michael Heine (© CU )

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Carbon am lebenden Objekt

Inzwischen gibt es bereits Planungen für weitere Abstützungen an lebenden Bäumen mit massiv beeinträchtigter Verkehrssicherheit, die einen besonderen kulturellen oder ökologischen Wert darstellen. Dies birgt jedoch zusätzliche Herausforderungen, die sich aber mit Carbon voraussichtlich sehr gut bewältigen lassen. Zum einen ist ein lebender Baum noch viel elastischer und flexibler, er bewegt sich im Orkan „wie ein tänzelnder Boxer im Ring“. Die Aufnahme solcher dynamischen Bewegungen durch eine Abstützung erfordert eine hochelastische Auslegung des Exoskeletts. Die Ermüdungsfestigkeit, die das Material bereits in zahlreichen Anwendungen wie Flugzeugtragflächen und Rotorblätter gezeigt hat, lässt hier einzigartige Lösungen zu.

Zum anderen soll bei der Installation am lebenden Baum die biologische Funktionsfähigkeit der Pflanze nicht beeinträchtigt werden, so dass sowohl bei der Verankerung der Stützen im Boden als auch der Anbindung am Stamm auf besonders schonende Verfahren zurückgegriffen werden muss. Hier ermöglicht die extreme Belastbarkeit der Carbon-Werkstoffe eine sehr schlanke Ausführung der Fundamente, während ihre präzise Bearbeitbarkeit eine passgenaue Anbindung an die wachsenden Gewebeschichten des lebenden Baumes zulässt.

Die erheblich höheren Windeinwirkungen auf belaubte Bäume erfordern gegenüber der jetzt erprobten Ausführung aber längere Stützen mit größeren Querschnitten. Um diese beim Aufbau weiterhin einfach handhaben zu können, wurde bereits ein modulares System aus Steckverbindungen konzipiert, das einen problemlosen Transport der Stäbe und eine einfache Montage vor Ort ermöglicht. (kk)

Die Projektpartner

Wissenschaftlich begleitet wird das Projekt von dem Baumsachverständigen Dipl.-Ing. Andreas Detter, Gauting, und Dr. Michael Heine, Sachverständiger für Carbonfasern und Verbundwerkstoffe, Augsburg. Das Material stellte Franz Weißgerber zur Verfügung, Geschäftsführer der im Donau-Ries ansässigen iii-Carbon Weißgerber GmbH & Co. KG. Heine und Weißgerber sind die treibende Kraft hinter diesem und zahlreichen weiteren Ansätzen zur Carbon-Nutzung. Unterstützung hierfür finden sie in der Augsburger Geschäftsstelle des international tätigen Branchenverbandes Composites United e.V. (CU), in dem beide ebenfalls aktiv sind.


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