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30.11.2015

Bauen mit synthetischen Granulaten

Mit Aggregaten aus synthetischen Granulaten lassen sich vertikale Strukturen ohne Bindematrix herstellen (© ICD University Stuttgart)

Am Institut für Computational Design (ICD) der Universität Stuttgart wird untersucht, wie sich synthetische Granulate in der Architektur verwenden lassen. Als synthetische Granulate werden Partikelsysteme bezeichnet, bei denen die einzelnen Elemente in großen Stückzahlen synthetisch hergestellt werden und geometrisch definiert sind. Die definierte Geometrie der Einzelelemente führt dazu, dass sich die Eigenschaften des daraus entstehenden Aggregats berechnen lassen. Diese Eigenschaften unterscheiden sich stark von den Eigenschaften natürlich vorkommender Granulate wie Sand oder Kies.

Im Sommer 2015 stellte das ICD mit dem Aggregate Pavilion die erste architektonische Struktur, die mit einem synthetischen Granulat realisiert wurde, der Öffentlichkeit vor. Schwerpunkt war die Erforschung vertikaler Strukturen, also einer Funktion, die mit natürlichen Granulaten nicht erreichbar ist. Weiterhin sind die Strukturen funktionell abgestuft. Es werden drei Arten von Aggregaten verwendet, die in verschiedenen Zonen der vertikalen Strukturen eingesetzt werden können. Dadurch wird eine Lastübertragung von oben nach unten erreicht. Das System selbst kann jederzeit komplett neu konfiguriert werden, da keine dauerhafte Bindematrix verwendet wird. Darüber hinaus ist während des Bauprozesses keine Schalung erforderlich.

Die Strukturen selbst sowie eine Reihe möglicher Konstruktionstechniken wurden zunächst mit maßstäblichen Modellen und mit Prototypen in Originalgröße getestet. Die Tests wurde von Distinct Element Modelling (DEM) Simulationen begleitet, welche die Modellierung von Partikelsystemen mit sehr hohen Stückzahlen ermöglichen.

Auf Basis dieser Ergebnisse wurden 30000 Elemente aus Recycling-Kunststoff im Spritzgießen hergestellt. Zunächst wurden mit einem speziell angefertigter Roboter Testläufe unter definierten Rahmenbedingungen durchgeführt. Anschließend wurde das System an der Baustelle an vier umliegenden Bäumen fixiert. Durch die Kalibrierung vor Ort war eine präzise Aufbringung der einzelnen Elemente innerhalb des Arbeitsbereichs des Roboters gewährleistet. Auf diese Weise können die Strukturen auf- und umgebaut werden.

Dr.-Ing. Harald Sambale
sambale <AT> hanser.de

zusätzliche Links

Beschreibung des ICD Aggregate Pavilion 2015 auf der Website des Institute for Computational Design.

Institute for Computational Design
Universität Stuttgart
Keplerstrasse 11
D 70174 Stuttgart
Tel: +49 (0) 711 6 85 827 86
Fax: +49 (0) 711 6 85 819 30


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