Der Faserfassaden-Prototyp ist der Demonstrator einer neuen Baukomponente und wurde für die Ausstellung “Practice Futures: Building Design for a New Material Age” des Innochain Networks geschaffen, die am 31. August 2018 an der KADK in Kopenhagen, Dänemark eröffnet wurde.
Der Prototyp wurde entwickelt in Zusammenarbeit zwischen ITKE, Universität Stuttgart und FibR GmbH als Endprodukt ihrer Innochain-Industriepartnerschaft. Er besteht aus acht einzigartigen CFK (kohlefaserverstärkter Kunststoff)-Rahmen, die durch hülsenloses Wickeln hergestellt wurden und acht planare Polycarbonatscheiben tragen, jede in einer anderen Position und Orientierung.
Das hülsenlose Faserwickeln ist ein Herstellungsprozess, der 2013 an der Universität Stuttgart entwickelt wurde und das Wickeln von vorimprägnierten, nicht ausgehärteten Faserrovings um ein minimales Lehrgerüst umfasst. Das Komposit wird dann gehärtet und das Lehrgerüst entfernt. Übrig bleibt eine starre Komposit-Gitter-Komponente. Die Mehrheit der Konstruktionen, die bisher mit dieser Methode hergestellt wurden (ICD/ITKE-Forschungspavillons2012, 2013-14, 2016-17 und Elytra Filament Pavilion), waren Flächen-/ Schalenkonstruktionen mit einer eng gewickelten Gitterform mit Lücken unter 50 mm zwischen den Faserkreuzungen.
Im Vergleich zu diesen, zeigt die Faserfassade die Möglichkeit, wie das hülsenlose Wickeln effektiv in Druckstab- Konstruktionen eingesetzt werden kann, wo ausgehärtete Faserbündel als Druckstäbe im Karbonfaserfachwerk dienen. Die Stärke des Komposits wird dadurch demonstriert, dass man ein Minimum an Fasern verwendet hat, um die Scheiben zu halten und die Flexibilität des hülsenlosen Faserwickelns wird gezeigt durch das Schaffen einzigartiger Bauteile mit einem gemeinsamen, rekonfigurierbaren Lehrgerüstsystem, das für jedes Stück einfach umgerüstet werden kann.
Die CFK-Rahmen sind für das Tragen von Glaspanelen mit den zu erwartenden Windlasten einer typischen Gebäudehülle entworfen worden. Der schwerste Rahmen wiegt 990 g und das Gesamtgewicht aller acht Karbonfaserrahmen ist 4,2 kg. Sie halten in dieser Ausstellung 8,75 m2 Polycarbonat-Verkleidung mit einem Gewicht von 90 kg, wurden aber für die doppelte Glasmenge bemessen.
Projektteam:
ITKE – Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Prof. Dr. Jan Knippers
Konzept, wissenschaftliche Entwicklung und Ingenieurleistung: James Solly (Innochain ESR 08)
FibR GmbH, Stuttgart
Designentwicklung, Herstellung: Moritz Dörstelmann, Teodor Andonov
Danksagung
Dieses Projekt wurde gefördert durch das EU Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm unter der Marie Sklodowska-Curie Förderungsvereinbarung No 642877.
Das im Projekt verwendete CFK wurde freundlicherweise von FibR GmbH zur Verfügung gestellt.
Die im Projekt eingesetzten Glaspunkthalter sind eine Spende der Firma Pauli+Sohn GmbH.