Baukonstruktionen aus Massivholz, welche durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energieeffizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen

Ziel des Forschungs- und Entwicklungsprojektes ist es, Baukonstruktionen aus Massiv-Holz zu entwickeln, bei denen die Holz-Elemente durch moderne Fertigungsmethoden so ausgeformt werden, dass sie durch Form und Fügung konstruktive und bauphysikalische Anforderungen des energie-effizienten und nachhaltigen Bauens erfüllen. Am Beispiel eines variablen Prototypen-Gebäudes, das in Partnerschaft zwischen der Universität Stuttgart, der Jade Hochschule und Projektpartnern aus der Wirtschaft entwickelt und gebaut wird, soll das  Bausystem erprobt werden. Ziel ist die Entwicklung einer Bauweise, die einen besonders hohen Anteil an nachwachsenden Rohstoffen beinhaltet und durch lösbare Verbindungen sortenrein zu trennen und recyceln ist.
Ein Vorgängerprojekt (Timber Prototype I MSA 2014) wurde mit handwerklichen Methoden hergestellt und montiert. Die dort begonnene Forschungsarbeit soll in zweierlei Hinsicht weitergetrieben werden: (1) Entwicklung von digitalen Entwurfs- und Herstellungsmethoden, die eine effiziente und adaptive Herstellung der Bauelemente zulassen. (2) Erforschung und Optimierung der Eigenschaften der Baukonstruktionen, insbesondere Wärmedämmwirkung, Quellen und Schwinden.

Das ICD kann umfassende Vorarbeiten in der Forschung an digitalen Fertigungsmethoden für die Architektur und deren Verkettung mit computerbasierten Entwurfs- und Planungsprozessen vorweisen. Dies umfasst die Untersuchung, Entwicklung und Anwendung von computerbasierten Entwurfsmethoden und -werkzeugen mit direkter Simulations- und Fabrikationsanbindung für robotische Fertigungsprozesse mit einem Schwerpunkt auf konstruktiven Fragestellungen für die Architektur. Die Forschung des ICD wurde bisher an verschiedenen großmaßstäblichen Demonstratoren und Versuchsbauten erprobt und in F&E-Projekten mit Industriepartnern auf Ihre Praxisnähe untersucht. Für diese Forschung steht dem Institut eine 500m² große Versuchshalle mit einer Roboteranlage mit einem 15m x 3,5m x 4,5m umfassenden Bearbeitungsraum zur Verfügung.

An der Fachhochschule Münster wurde unter der Leitung von Hans Drexler von 2012 - 2014 ein erstes Forschungs- und Entwicklungsprojekt durchgeführt, bei dem die Studierenden ein Prototypengebäude in Massivbau-Weise errichteten (siehe dazu beiliegende Dokumentation). Das hier beantragte Projekt baut auf den Erkenntnissen und den Entwicklungen dieses Projekts auf. Im Laufe der Entwicklungsphase wird durch das Projektteam jegliche Art der Recherche durchgeführt, sodass der aktuelle Stand der Forschung fortlaufend in das Forschungs- und Entwicklungsprojekt mit einfließt. Zusätzlich wird die Entwicklung durch Testungen von Bauelementen begleitet und durch deren Variation hinsichtlich aller zu erfüllenden Anforderungen optimiert.

Grundsätzlich handelt es sich um eine angewandte Bauforschung, bei der am Beispiel eines Prototypen-Gebäudes eine neue Konstruktionsmethode entwickelt, erprobt und optimiert wird. Anhand von theoretischen baukonstruktiven, bauphysikalischen und fertigungstechnischen Überlegungen, Untersuchungen und Berechnungen werden die Dimension, Fügung und die Montage der Bauteile entwickelt. Anhand der praktischen Erfahrungen beim Herstellen und dem Zusammensetzen von Musterstücken und Bauteilen wird die Konstruktion weiterentwickelt.
Das Forschungs- und Entwicklungsprojekt gliedert sich in drei Phasen, welche auf die Semesterstruktur der Universität und der Hochschule abgestimmt sind. Innerhalb von drei Semestern wird die Entwicklung, die Planung und die Ausführung des Prototypen Gebäudes zusammen mit jeweils ca. 20 Studierenden durchgeführt.
Die Forschungsfelder in der Herstellungstechnik und der Baukonstruktion werden jeweils von den Projektpartnern ICD und der Jade Hochschule getragen.

Semester 1: Entwurf und Planung des Prototypen
Semester 2: Entwicklung des Bausystems
Semester 3: Ausführung und Bau des Prototypen, Evaluierung