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Holzbau Ganz neuer Schwung Der Baustoff formt sich selbst Forschende der Universität Stuttgart, der ETH Zürich und der schweizerischen Empa haben eine Methode vorgestellt, mit der sich Holzplatten in einem kontrollierten Trocknungsprozess ohne Maschinenkraft in eine zuvor berechnete Form biegen. Das ermöglicht ganz neue Wege im Holzbau überall auf der Welt, auch im <strong>Allgäu</strong>. In der Natur finden sich selbstformende Mechanismen etwa bei Pflanzen, die ihre Form ändern, um ihre Samen freizusetzen. Diese Veränderungen erfolgen ohne mechanische oder elektrische Beeinflussung sowohl in zwei- als auch in dreidimensionaler Richtung. Will man dagegen Holz zu gekrümmten oder verdrehten Strukturen verformen, braucht man bisher große und energieintensive Maschinen, welche die Bauelemente in die gewünschte Form pressen. Von der Natur abgeschaut In einer Studie, die am 13. September zuerst in dem renommierten Fachmagazin Science Advances erschien, zeigen Forschende der Universität Stuttgart, der ETH Zürich und der Empa nun auf, wie gekrümmte Geometrien in Zukunft ohne komplexe und aufwändige mechanische Umformprozesse eingesetzt werden können. Gemeinsam haben sie einen Ansatz entwickelt, bei dem sich massive Holzbauelemente ohne äußere Krafteinwirkung selbst in eine vordefinierte Form biegen. Hierfür übertrugen die Wissenschaftler die aus der Natur bekannten Mechanismen, die bereits bei kleinen biomedizinischen Geräten zum Einsatz kommen, mit Hilfe modernster Modellierungstechnologien in einen großen Maßstab. So konnten sich bogenförmige Holzgebäudeteile von bis zu fünf Metern Höhe selbst formen. »Der ausgeklügelte Einsatz der Selbstformung ermöglicht es uns, einem uralten Baumaterial wie Holz neue Funktionen zu verleihen«, erläutert Dylan Wood, Leiter der Forschungsgruppe Materialprogrammierung am Institut für Computerbasiertes Entwerfen der Universität Stuttgart. »Dies eröffnet neue Wege für ein nachhaltiges und dennoch leistungsstarkes Bauen sowie eine neue Perspektive auf die digitale Konstruktion und Fertigung von hölzernen Großbauteilen mit komplexen Geometrien«, führt er weiter aus. Unerwünschtes Verhalten nutzen Das Verfahren der Selbstformung basiert auf dem natürlichen Quellen und Schwinden von Holz in Abhängigkeit seines Feuchtegehalts: Trocknet feuchtes Holz, zieht es sich senkrecht zur Faserrichtung stärker zusammen als längs der Faserung. Das Verziehen ist normalerweise unerwünscht. Die Forschenden nutzen diese Eigenschaft hier jedoch gezielt, indem sie jeweils zwei Holzschichten so zusammenkleben, dass ihre Faserungen unterschiedlich orientiert sind. Die »Bilayer« genannte Holzplatte mit ihrem zweilagigen Schichtaufbau ist der Grundbaustein der neuen Methode. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt im Bilayer sinkt, schrumpft eine Schicht stärker als die andere. Da die beiden Schichten fest miteinander verklebt sind, biegt sich das Holz. Je nach Dicke der Schichten, Orientierung der Fasern und dem Feuchtegehalt kann man nun mit einem Computermodell berechnen, wie sich das Grundbauelement während der Trocknung verformt. Die Forschenden nennen diesen Prozess »Holz- Programmierung«. Gebogene Bauteile für Dachkonstruktionen und Wände weisen im Vergleich zu flachen Teilen eine höhere strukturelle und materialwissenschaftliche Leistungsfähigkeit auf und eröffnen ganz neue architektonische Möglichkeiten. 14
Anzeigen BAUEN UND SANIEREN… …ohne Stress und dabei maximal sparen Fotos: Universität Stuttgart, ICD/ITKE Eine zweischichtige Bilayer-Holzplatte krümmt sich während der Trocknung (WMC: Feuchtigkeitsgehalt des Holzes) Bauelemente aus Holz, die sich programmiert selbst biegen und krümmen, könnten dem Holzbau zusätzlichen Schwung verleihen. Der Urbach Turm auf der Remstal Gartenschau ist der Prototyp der neuen Technologie • Ein Partner für alle Planungsleistungen • Maximale Förderungen und Lebensqualität • Regionale Handwerker, mögliche Eigenleistungen • Sicherheiten in Kosten, Terminen und Bauqualität Nachhaltig Unabhängig Leistbar Weitnau (Zentrale) • Kaufbeuren • Schongau Telefon: 0 83 75 / 92 311 330 E-Mail: info@herz-lang.de www.herz-lang.de HV 350 HOLZ/ALUMINIUM-VERBUNDFENSTER 4fach-Schutz: Wärme-, Schall-, Sonnen- und Sichtschutz in einem Fenster. · Wärmedämmung U w bis 0,60 W/m 2 K · Schalldämmung bis 47 dB · Sicherheit bis RC2 · I-tec Beschattung, I-tec SmartWindow Mehr Informationen fi nden Sie auf www.internorm.com Alles spricht für Internorm 15
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