Wichtigster Wissenschaftspreis Deutschlands geht nach Stuttgart

Der Stuttgarter Architekturprofessor Achim Menges erhält den Leibniz-Preis.

Der Forschungspavillon 2010 war der erste experimentelle Bau von ICD und ITKE auf dem Campus der Universität Stuttgart.

Charakteristisch für den eleganten Pavillon war seine filigrane Struktur aus gebogenen Sperrholzlamellen, die mittels computerbasierter Entwurfs-, Simulations- und Produktionsprozesse die Konstruktionsmöglichkeiten des Baustoffs Holz ausreizte.

Mit dem Forschungspavillon 2011 wurde die Übertragung von biologischen Strukturbildungsprinzipien in die Architektur erforscht.

Als biologisches Vorbild diente die Schale der Seeigel. Polygonale Platten sind an den Rändern durch fingerähnliche Zinken miteinander verbunden.

Die Morphologie des Plattenskeletts wurde auf vorgefertigte Holzsegmentschalen mit traditionellen Fingerzinken übertragen.

Grundlage des Forschungspavillons 2012 war eine hochinnovative Fertigungsmethode des robotischen Wickelns von Kohlenstoff- und Glasfasern.

Als biologisches Vorbild diente das Außenskelett des Hummers. Dessen Faserstruktur wurde mit faserverstärkten Kunststoffen nachgebildet.

Ein Roboter bringt die harzgetränkten Fasern auf einem rotierenden Wickelgerüst auf, das nach dem Aushärten entfernt wird.

Die Konstruktion des Pavillons 2013/14 nimmt den doppelschaligen Aufbau der Deckflügelschalen flugfähiger Käfer zum Modell.

Das Bausystem eröffnet ein einzigartiges Raumerlebnis.

Der Forstpavillon diente während der Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014 als Demonstrationsbau für Innovationen im Holzbau. Seitdem wird er als Veranstaltungsraum genutzt. Er ist einer der ersten Pavillons, dem der Sprung vom Forschungsobjekt zur permanenten Architektur gelungen ist.

Es handelt sich um das erste Gebäude, dessen Schalentragwerk aus Buchenplatten vollständig robotisch gefertigt wurde. Das Außenskelett des Sanddollars, eine Unterart der Seeigel, stand Pate.

Das Muster der sichtbaren, weitgehend unbehandelten tragenden Buchenholzkonstruktion prägt den Innenraum.

Für den Pavillon 2014/15 wurde das Netzbauverhalten von Wasserspinnen untersucht. Die Kombination aus filigraner Faserstruktur und transparenter Hülle ergibt eine starke räumliche Wirkung.

Beim Pavillon 2015/16 kamen erstmals industrielle Nähtechniken für Holzkonstruktionen im Maßstab der Architektur zum Einsatz.

Wieder orientierten sich die Forscher an der Konstruktionstechniker der Natur, genauer am Sanddollar. Die Erkenntnis: Die Plattenteile der Seeigelschale sind nicht nur durch Fingerzinken miteinander verbunden, sondern auch durch Faserverbindungen.

Form und Textur der neuartigen Holzkonstruktion aus vernähten und verschnürten Elementen verleihen dem Pavillon eine ungewöhnliche Form.

Robotisches Nähen

Beim Forschungspavillon 2016/17 wurden die Strukturbildungsprozesse der Kokons von Miniermotten nachgeahmt.

Bei der Fertigung der weitspannenden Faserverbundkonstruktion kam eine Drohne zum Einsatz, die Glas- und Kohlenstofffasern zwischen zwei Robotern transportierte, um den 12 Meter langen Kragarm aufzubauen.

Faserwickelroboterarme

Der Elytra Filament Pavilion, der 2016 im Innenhof des Victoria and Albert Museum in London erlebt werden konnte, war eine dynamische, wachsende Struktur. Ein Wickelroboter vor Ort fertigte zusätzliche Elemente an – in Rückkopplung mit mikroklimatischen Bedingungen und Bewegungen der Gäste.

Die Bauteile der einzigartigen architektonischen Installation sind mit neun Kilogramm pro Quadratmeter Flächengewicht extrem leicht.

Das Bild zeigt den Fertigungsaufbau: achtachsiges Robotersystem mit einem Stahlgerüst, auf dem alle unterschiedlichen Bauteile gefertigt werden.

Das 30 Meter spannende Dach aus Holzsegmenten des Buga Holzpavillons in Heilbronn schafft einen besonderen Raum.

Die segmentierte Schalenkonstruktion basiert auf den biologischen Prinzipien von Seeigeln, die das ICD und das ITKE seit fast einem Jahrzehnt erforschen. Sie setzt sich aus 376 Holzkassetten zusammen, bei der keine der anderen gleicht.

Die Konstruktion, die für Konzerte und Veranstaltungen genutzt wurde, ist sehr leicht – nur 37 Kilogramm entfallen auf den Quadratmeter.

Die Holzkassettensegmente wurden vollautomatisch zusammengebaut.

Nur ein paar Steinwürfe entfernt spannte sich das futuristisch anmutende Gebilde des Buga Faserpavillons auf. Der besteht aus 150 000 Metern Glas- und Karbonfasern, die ein Roboter zu sechzig Bauteilen gewickelt hat, um diese dann zu einer Netzstruktur zu verbinden.

Eine weißlich schimmernde, lichtdurchlässige Membran überspannt das Ganze.

Der Pavillon ist das Resultat der langjährigen bionischen Forschung und bündelt die gewonnenen Erkenntnisse aller vorangegangenen Forschungspavillons aus Faserverbundmaterialien.

Die markante Form des Urbach Turms im Remstal entstand in einem neuartigen Prozess der Selbstformung von komplex gekrümmten Holzbauteilen. Der Werkstoff Holz wurde so programmiert, dass er sich während des Trocknens in eine vorgegebene Form krümmt.

Die gekrümmten, tragenden Brettsperrholzteile. Der Turm wurde in vier Baugruppen komplett vorgefertigt.

Die 14 Meter hohe Landmarke wurde an einem Tag errichtet.

Der Turm, der den Beitrag der Gemeinde Urbach zur Remstal Gartenschau 2019 darstellte, ist das weltweit erste Bauwerk aus selbstgeformten, großformatigen Bauteilen.

Die Autoren und Forscher Achim Menges (li.) und Jan Knippers

Achim Menges/Jan Knippers: Architektur Forschung Bauen. ICD/ITKE 2010/2020. Birkhäuser Verlag, Basel. 231 Seiten, 49,95 Euro.