Bionischer Pavillon mit Schalentragwerk aus Buchenholz

Der Forstpavillon ist ein Demonstrationsbau, der neue Methoden der digitalen Planung und robotischen Fertigung von Holzleichtbaukonstruktionen erforscht und vorstellt. Gefördert von der EU und dem Land Baden Württemberg als Teil des Forschungsprojekts „Robotik im Holzbau“, handelt es sich um das erste Gebäude, dessen Schalentragwerk aus Buchenplatten vollständig robotisch gefertigt wurde. Die neuartige Holzplattenbauweise ist zugleich eine innovative Architektur und eine ausgesprochen leistungsfähige, ressourcenschonende Schalenkonstruktion, mit einer Materialstärke von gerade einmal 50 mm. Dies wird durch integrative computerbasierte Entwurfs-, Simulations-, Fertigungs- und Messverfahren ermöglicht.

Robotisch gefertigte Einzelteile

Bei dem Demonstrationsbau kommt erstmals ein innovatives, robotisch gefertigtes Leichtbausystem aus Buchenfurniersperrholzplatten zur Anwendung, das vom Institut für Computerbasiertes Entwerfen (ICD, Prof. Achim Menges), dem Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE, Prof. Jan Knippers), und dem Institut für Ingenieurgeodäsie (IIGS, Prof. Volker Schwieger) entwickelt wurde. Der Forstpavillon ist Teil der Landesgartenschau Schwäbisch Gmünd 2014, wo er von ForstBW als Aus­stellungsgebäude genutzt wird.

Die robotische Fertigung, in Verbindung mit computer­basierten Entwurfs-, Simula­tions- und Messverfahren, eröffnet dem Material völlig neuartige Anwendungsmöglichkeiten. So können aus der regional verfügbaren und nachwachsenden Ressource Holz leistungsfähige und ef­fiziente Konstruktionen ent­stehen. Der Forstpavillon steht für eine solche Innovation im Holzbau, die sich in fünf wesentlichen Aspekten zeigt: ­bionischer Leichtbau, compu­terbasierter Entwurf und Si­mulation, robotische Fertigung, innovative Messverfahren und neuartige Holzkonstruktion.

Seeigel war Vorbild

Im Vergleich zu technischen Konstruktionen besitzen natürliche Konstruktionen in der Tier- und Pflanzenwelt in der Regel wesentlich komplexere Formen und Strukturen. Dieses „Mehr“ an Form ist häufig der Grund für deren besondere Leistungsfähigkeit und Materialeffizienz und geht mit einem „Weniger“ an Material­einsatz und Ressourcenverbrauch einher. Aus der Natur lassen sich daher oft wirksame Prinzipien ableiten, die in die Gestaltung technischer Systeme übertragen werden können. Dieses bionische Vorgehen besteht im Falle des Forstpa­villons in der Ableitung einer segmentierten Schalenkonstruktion und ihrer Verbindungsdetails aus dem Plattenskelett von Seeigeln. Die aus Calciumcarbonat bestehenden, individuellen Platten des Skeletts bilden durch ihre spezifische Anordnung eine besonders stabile und effiziente Schalenkonstruktion. Die charakteristische Ausbildung der Plattenränder zeigt dabei Extrusionen, die die Platten verzahnen und als biologisches Vorbild für die Verbindung von Plattenkonstruktionen dienen.