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Projektpartner
Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Universität Stuttgart, Prof. Dr. Dr. E.h. Dr. h.c. Werner Sobek
Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW), Universität Stuttgart, Prof. Dr.-Ing Alexander Verl
Institut für Textiltechnik, Faserbasierte Werkstoffe und Textilmaschinenbau (ITFT), Universität Stuttgart, Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser
Das Projekt wurde mit Mitteln der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.
© Foto: ILEK, Universität Stuttgart
Rosenstein-Pavillon: Die Natur als Vorbild
Der Rosenstein-Pavillon ist ein Beitrag zur Materialeinsparung im Bauwesen: Das poröse Schalentragwerk ist um 40 % leichter, als eine massive Schale gleicher Tragfähigkeit. Der Pavillon wurde in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), dem Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) und dem Institut für Textil- und Fasertechnologien der Universität Stuttgart (ITFT) entworfen und gebaut. Er kann als Beweis dafür angesehen werden, dass Strukturoptimierung neue Gestaltungspotenziale in der Architektur schafft. Der Pavillon wurde ursprünglich für die Sonderausstellung »Baubionik - Biologie beflügelt Architektur« im Schloss Rosenstein in Stuttgart entwickelt. Derzeit und noch bis zum 28. Oktober 2018 ist der Pavillon in der Vertretung des Landes Baden-Württemberg beim Bund in Berlin zu sehen. Vom 14. bis 19. Januar 2019 wird er auf der BAU in München gezeigt.
Die Idee
Die Konzeption des Pavillons fußt auf einem Forschungsvorhaben, das die Umsetzung natürlicher Optimierungsstrategien und die Grenzen von Materialeinsparung im Hochbau auslotet. Diese stellt jedoch keinen Selbstzweck dar, sondern soll einen Beitrag zur Ressourcenschonung im Bauwesen leisten. Inspiriert von leistungsfähigen biologischen Geweben, wie Knochen und Exoskeletten, wurde das Gewicht von Konstruktionen durch eine Verteilung des Materials entsprechend dem realen Spannungszustand in der Struktur, auch bekannt als funktionale Gradierung, reduziert. Um dem Besucher dieses Prinzip zu verdeutlichen, wurde der Spannungszustand in der Konstruktion durch eine funktional gradierte Perforation sichtbar gemacht. Der Rosenstein-Pavillon als perforierte Schale konzipiert, die auf vier Stützen stehend, eine Fläche von 36 m² überspannt und auf Grund ihrer optimierten Tragstruktur nur 1,7 t wiegt. Bei gleicher Tragfähigkeit ist der Demonstrator um 40 % leichter als ein vergleichbarer geschlossener Baukörper.
Der Lösungsweg
Die Form sowie die Verteilung der Schalenperforation wurden so lange in einem iterativen Berechnungs- und Analyseprozess optimiert, bis die architektonisch favorisierte Anmutung gefunden war. Die Gestalt des Pavillons ist ein direkter Ausdruck der intrinsischen Verbindung von Form, Struktur und Material. Die Abmessungen der Schale, wie etwa der realisierte Säulenabstand von 2,58 m und die Bauteilhöhe von 3,5 m wurden auf das Stützenraster des Ausstellungsraums hin gewählt. Aufgrund der Fertigungs- und Transportbedingungen wurde die Schale in einzelnen Segmenten vorgefertigt und vor Ort montiert. Das ermöglicht zudem, den Körper zerstörungsfrei zu demontieren und an anderer Stelle wieder neu aufzubauen.
