Bionic Optimized Wood Shells with Sustainability

BOWOOSS ist ein vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördertes Verbundforschungsprojekt der Hochschule für Technik und Wirtschaft des Saarlandes (HTW), der Bauhaus-Universität Weimar und der Firma Stephan Holzbau in Gaildorf unter Federführung der HTW. Das Forschungsprojekt möchte mit Hilfe bionischer Ansätze innovative, technische Lösungen im Bau von Schalenkonstruktionen finden und diese am Markt dauerhaft und wirtschaftlich etablieren. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung nachhaltiger, flexibler und demontabler Leichtbaulösungen für Schalen- und Faltwerkkonstruktionen von Dächern aus Holz. Die Entwicklung materialeffizienter Fügetechnologien gehört zu den besonderen Zielen sowie die Übertragung von natürlichen Lebenszyklen auf die Technik.

Forschungsziele
Das Projekt BOWOOSS soll integrative Lösungen für Schalenkonstruktionen entwickeln, welche bisher noch nicht zufriedenstellend umgesetzt wurden. Wichtiger Bestandteil ist daher die Verwendung von Forschungsergebnissen aus benachbarten Wissensbereichen, der Know-How-Transfer in der Ausbildung von Architekten und Ingenieuren, die Einbeziehung von Biologen und der integrative Ansatz der Bionik zugunsten eines Innovationssprungs für zukunftsfähige Holzbaulösungen. Das „reale“ Ergebnis des Forschungsprojekts wird ein Demonstrationsbauwerk sein, das den bionischen Ansatz und das Entwicklungspotenzial integrativer Forschung und Entwicklung verdeutlicht. Der Prototyp wird nach bionischem Vorbild entwickelt und demontabel errichtet.

Bionischer Ansatz
Die Natur hat effektive und leichte Schalen- und Faltkonstruktionen entwickelt, deren Potenzial sich für die technische Anwendung nutzen lässt. Die natürlichen Faltwerk- und Schalenkonstruktionen sind formstabil, gehen effizient mit den verfügbaren Rohstoffen um, sind statisch optimiert, in vielerlei Hinsicht multifunktional und lassen sich durch einfache Wachstumsprozesse aufbauen und vergrößern. Beispiele sind Schalenkonstruktionen von Muscheln, Seeigeln etc., aber auch Faltkonstruktionen von Flächentragwerken bei Blättern oder verschiedenen Palmenarten.
Der Lebenszyklus spielt in der Natur eine besondere Rolle: Gewachsene Strukturen werden entweder von neuen Lebensformen besetzt oder zerfallen in Grundelemente, aus denen neues Leben entsteht. Schalen und Faltwerke in der Bautechnik haben sich im Gegensatz zu „Naturbauwerken“ als Nischenprodukte erwiesen. Auf der Grundlage von Untersuchungen von natürlichen Schalen- und Faltlösungen, werden effiziente Flächentragwerke entwickelt. Die reine technische Betrachtung hat diesen Innovationsschub bislang nicht erbracht.

Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit
Nachhaltige Bauweisen gewinnen einen zunehmenden Stellenwert in der Architektur und Bauindustrie. Angesichts steigender Anforderungen an die CO2- und Energiebilanz und an die Recyclingfähigkeit von Bauten werden in Zukunft Baustoffe und Bauteile aus nachwachsenden Rohstoffen immer wichtiger. Materialökonomisches Bauen findet im Vergleich zum herkömmlichen Bauen eine bisher eher untergeordnete Verwendung. Hohe Produktionskosten durch komplexe Entwicklungsleistung, zusätzliche Fertigungs-
kosten und ein höherer Montageaufwand verhindern eine breite Anwendung nachhaltiger und ressourcen-ökonomischer Leichtbauweisen. Doch gerade im Bereich des Holzbaus zwingt die Ressourcenknappheit zu materialeffizienten Leichtbauweisen. Hierbei haben sich vor allem Schalen- und Faltbauweisen als besonders ressourcenökonomisch erwiesen.

Anwendungspotenzial und Wirtschaftlichkeit
Die zeitgenössische Architektur orientiert sich heute wieder stark an schalenartigen und biomorphen Strukturen. Diese aktuellen Strömungen sind in der traditionellen Bautechnologie nur sehr kostenintensiv umzusetzen.
Trotz der materialökonomischen Vorteile von Schalen- und Faltbauwerken reduzieren auch im Holzbau die hohen und komplexen Herstellungs- und Montageaufwendungen deren Einsatzmöglichkeiten. Die technische Entwicklung fordert neue Impulse, mit denen die Erstellungskosten reduziert, multifunktionale Anforderungen an Bauteile realisiert und darüber hinaus variable Lebenszyklus-Anforderungen vereint werden können.

weitere Informationen und Kontakte:
Website des Forschungsprojekts
Bundesministerium für Bildung und Forschung
Aufbau BOWOOSS-Pavillon
Forschungspavillon
Galerie Forschungspavillon