Entwicklung adaptiver Membranfassadenmodule


Projektnummer
10.08.18.7-18.42
Projektbeginn
03.2019
Projektende
09.2022
Projektstatus
abgeschlossen mit Bericht

Ergebnisse

Gestalterische Potenziale textil- und folienbasierter Werkstoffe in der Architektur; Quelle: ILEK – Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren, Universität Stuttgart

Membranwerkstoffe eröffnen aufgrund ihres minimalen Flächengewichts, ihrer hohen mechanischen Beanspruchbarkeit und ihrer ästhetischen Oberflächeneigenschaften ein bislang nicht ausgeschöpftes ökologisches, ökonomisches und gestalterisches Potenzial für ihre Anwendung in der Architektur. Durch den Einsatz leichter Membranfassadensysteme können signifikante Einsparungen von Material, Masse, CO₂ und grauer Energie bei der Herstellung, dem Transport von Baumaterial sowie dem Gebäudebetrieb erzielt werden.

Ziel des Forschungsvorhabens war die ganzheitliche Entwicklung einer Varianz von ressourceneffizienten, vollständig rezyklierbaren, mehrlagigen, textil- sowie folienbasierten Fassadenmodulen für den Hochbau, die das Funktionsspektrum der konventionellen Fassaden erweitern. Es erfolgte die Erarbeitung von opaken, transluzenten sowie transparenten Hülllösungen.

Um auf bauphysikalische Anforderungen gezielt reagieren zu können, werden Membranfassaden durch einen mehrlagigen Systemaufbau aus Außenlagen und Funktionswerkstoffen, denen spezifische Aufgaben wie Wärme-, Feuchte-, Brand- oder Schallschutz zugeordnet werden, individuell funktionalisiert. Die Implementierung aktiver Komponenten aus Sensorik und Aktorik ermöglicht eine zusätzliche, präzise Anpassbarkeit der Gebäudehülle an die stark variierenden Außenbedingungen und Nutzungsanforderungen bei minimalem Materialeinsatz. Angestrebt wurde eine maximale Reduktion des Energiebedarfs zur Raumkonditionierung bei gleichzeitiger Steigerung des Nutzerkomforts. Die entwickelten Systemaufbauten wurden mittels Simulationen bzw. messtechnischer Methoden untersucht und nach technisch-funktionalen, baustatischen sowie thermischen Kriterien optimiert.

Abschließend erfolgte die maßstäbliche Realisierung ausgewählter Hüllaufbauten. Vorgesehen ist zudem der erstmalige Einbau ausgewählter adaptiver Membranfassadenmodule aus textil- bzw. folienbasierten Außenlagen, Funktionswerkstoffen und einem Leichtmetall-Rahmenprofilsystem im Maßstab 1:1 am Demonstratorhochhaus des Sonderforschungsbereichs 1244 im zweiten Quartal 2024. An diesem Versuchsgebäude kommen die Fassaden unter realen Witterungsbedingungen zur Testanwendung, um die Gebrauchstauglichkeit der Systeme zu quantifizieren und deren Anwendungsreife zu demonstrieren. Dazu werden die Hüllelemente an die messtechnische Infrastruktur des Versuchsgebäudes angeschlossen und innerhalb eines Langzeitmonitorings einer intensiven bauphysikalischen Auswertung unterzogen.

Die Forschungsarbeit wurde begleitet von einem Konsortium mit Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und institutionellen Partnern. Durch die enge Kooperation mit mittelständischen Unternehmen war ein unmittelbarer Praxisbezug sichergestellt.

Projektbeteiligte
Antragsteller/in :

Universität Stuttgart
Keplerstraße 7
70174 Stuttgart

Federführende/r Forscher/in (alternativ Sprecher/in) :

M.Sc. Christina Eisenbarth, N.N. (Bearbeitung)
Dr.-Ing. Walter Haase (Projektleitung)

ILEK - Institut für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren
Pfaffenwaldring 14
70569 Stuttgart
 

Praxispartner/innen :

Carl Stahl ARC GmbH

Eschler Textil GmbH

Essedea GmbH & Co. KG

Global Safety Textiles GmbH

Heimbach GmbH & Co. KG

KARL MAYER Holding GmbH & Co. KG

Low & Bonar GmbH

Mattes & Ammann GmbH & Co. KG

Oldenburg Kunststoff-Technik GmbH

Raico Bautechnik GmbH

roma Strickstoff-Fabrik - Rolf Mayer GmbH & Co. KG

VERSEIDAG INDUTEX GmbH

zwissTEX Germany GmbH

Fachbetreuer/in im BBSR :

Dr. Michael Brüggemann, i. A. WB 3

Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Architektur, Gestaltung, Design, Membran, Folie, Textil, Gewebe, Gewirke, Faser, Faserwerkstoff, Adaption, Gebäudehülle, Fassade, Anpassungsfähigkeit, Fassadenaufbau, Textiles Bauen, Adaptivität, Fassade, Ressourceneffizienz, Ökologie, Ökonomie, Klimawandel, Ressourcenknappheit, Wandaufbau, Simulation, Messung, Modularität, Profil, Leichtbau, Anwendung, Energieeinsparung
Einordnung in Zukunft Bau : Forschungsförderung, Gebäudehülle, Neue Materialien und Techniken, Forschungsbericht
Bundesförderung in EUR : 196.872,80
Projektetage der Bauforschung
Projektvorstellung 1 29.06.2020 Mehr