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Bundesgartenschau Bionik: Dieser Pavillon ist vom Seeigel inspiriert

Von Thomas Hillebrandt

Mitten auf dem Gelände der Bundesgartenschau in Heilbronn stehen zwei von der Natur inspirierte Pavillons: eine filigrane Faser-Konstruktion und ein völlig neuartiger Holz-Bau. Vorbilder für die Bauwerke waren der Kartoffelkäfer und der Seeigel.

Forscher und Forscherinnen der Universität Stuttgart haben für den Bau des Pavillons "Sanddollar" die genaue Struktur der Skelett-Schale des Seeigels analysiert. Denn die ist sehr stabil und leicht – und damit besonders geeignet für die Übertragung in ein technisches System.

Das Geheimnis des Seeigels liegt in der Bauweise der Schale aus Einzelelementen. Daraus wurde eine Technik entwickelt, die es laut Jan Knippers von der Universität Stuttgart möglich macht, frei formbare und stark belastbare Schalen-Strukturen wirtschaftlich vertretbar und schnell herzustellen - dank Steckkastenprinzip.

Bauen nach dem Vorbild der Natur: Die Struktur des Seeigels

Bauen nach dem Vorbild der Natur: Die Struktur des Seeigels

Konstruktion ist stabil wie ein Seeigel-Skelett

Die Einzelteile des BUGA-Pavillons wurden per Roboter in einer Holzbau-Firma in der Nähe von Ulm zusammengesetzt. Die Herausforderung: Wie beim Seeigel, so gleicht auch beim davon abgeleiteten Holzbau keine Platte der anderen.

Insgesamt entstanden so 376 Holzkassetten, konstruiert aus Platten und Balken, mit jeweils unterschiedlichen Maßen. Die einzelnen Kassetten wurden dann zu Segmenten zusammengesetzt. Aus diesen wurde später der Pavillon zusammengesetzt, leicht und stabil wie ein Seeigel-Skelett, sein biologisches Vorbild.

Der Holzpavillon wird aus 376 Einzelelementen zusammengesetzt

Der Holzpavillon wird aus 376 Einzelelementen zusammengesetzt

Bessere Eigenschaften als Beton oder Stahl

Einen ganz anderen Weg gingen die Stuttgarter aus dem Fachbereich Bionik beim zweiten Pavillon. Hier wollten sie das Prinzip der Faser nutzen, das in der Natur fast überall zu finden ist, etwa bei Pflanzen oder Insekten. So wurden die Deckflügel des Kartoffelkäfers zum Vorbild für den Faserpavillon. Auch sie sind sehr fest und leicht und haben mechanische Eigenschaften, die weit besser sind als die von Betonbalken oder Stahlträgern.

Die Deck-Flügel des Kartoffelkäfers werden so zum Vorbild für den Faserpavillon.

Die Deck-Flügel des Kartoffelkäfers sind Vorbild für den Faserpavillon.

Kartoffel-Käfer als Vorbild für Pavillon in Leichtbauweise

Der Weg vom Käferflügel zum Bauelement war beim Faser-Pavillon nicht einfach. Die Stuttgarter Bionikerinnen und Bioniker konstruierten zunächst eine "Faser-Wickel-Maschine", die die Elemente weitgehend automatisch aus Glas- und Kohlefasern zusammenbaute. Insgesamt entstanden so 60 Einzelelemente, jeweils stabil wie ein entsprechender Stahlträger, aber nur knapp ein Fünftel so schwer.

Wenige Wochen vor der BUGA-Eröffnung hat der Zusammenbau begonnen. Durch das geringe Gewicht der vom Kartoffelkäfer inspirierten Konstruktion kann der Pavillon jederzeit wieder abgebaut und umgesetzt werden. Und: Die Tragstruktur ist voll recycelbar, man könnte also, nach entsprechender Aufbereitung, aus den Glas- und Kohlefasern wieder etwas Neues bauen.

Faserpavillon - Konstruktionszeichnung

Der Faserpavillon ist sehr stabil, leicht und gut an anderer Stelle wieder aufzubauen

Nachhaltigkeit im Bau

Beim anderen Pavillon aus Holz wurden die Holzkassetten wie ein dreidimensionales Puzzle zusammengebaut. Für ihr Konstruktionsprinzip gibt es viele Einsatzmöglichkeiten, etwa um bestehende Gebäude aufzustocken. Denn der Holzbau ist stabil und leicht, dank des Seeigels-Vorbildes.

Die Pavillons auf der Bundesgartenschau zeigen eindrucksvoll, wie man in der Architektur völlig anders als heute noch üblich konstruieren und entwerfen kann. Der Holz- und der Faser-Pavillon sind weltweit einzigartige Beispiele dafür, was wir von der Natur lernen können und wie wir sparsamer mit unseren Ressourcen umgehen können.