Das Ziel der Forschungsarbeit “Bionisch konzipierte Composite-Leichtbaubrücke für Fußgänger – ORGANOBRIDGE”, ist die Entwicklung einer Brücke nach bionischen Konstruktionsprinzipien in Kooperation mit der Fachhochschule Primasens (IKW), Fa. FIBER-TECH Construction GmbH, Fa. Wölfel beratende Ingenieure und Pohl Architekten. Die Brücke soll im Webverfahren  in Faserverbundbauweise, mit einer neuartigen Fertigungsmethodik bewerkstelligt werden soll. Als Grundlage zu diesem Top-Down Prozess wurden in der Methodik ” Pool Research”( VDI 6226) zunächst allgemein die natürlichen Verzweigungen an ausgewählten Dicotyledonen, Monocotyledonen, Sukkulenten und Kakteen untersucht und bewertet. In einem weiteren Schritt wurden ausgewählte Verbindungen auf ihre Innere Strukturierung hin untersucht, aus welchen sich der morphologische Aufbau der biologischen Faserbündel und Grundsätze ihrer Verzweigungen ableiten lassen. Auf Grundlage dieser Erkenntnisse wurden drei verschiedene bionische Konstruktionsprinzipien für Verzweigungen erarbeitet. 

Technische Verzweigung nach dem Konstruktionsprinzip der Dicotyledone mit Sekundär-Wachstum

Aus der Analyse der Morphologie bei Dicotyledonen ergibt sich ein mehrschichtiges System, bei welchem jede Schicht spezifische Aufgaben übernimmt, die je nach Gewebeart und Geweberichtung unterschiedlich ausgelegt ist. Bei diesem System wird wie bei Tragwerken in Haupt- und Neben- träger unterschieden. Der Hauptträger soll einen Kern besitzen, welcher von Anfang bis Ende des Trägers durchläuft. Dieser Kern wird mit einer zweiten Schicht , einer Anschlussschicht umwoben, aus welcher die Nebenträger hevorgehen.   Um ein Ausbrechen der Hauptträger zu vermeiden, werden die Nebenträger nicht am Kern befestigt. Die Dritte Schicht umhüllt das gesamt System. Sie ist verantwortlich für die homogene Kräfte- sowie Schwingungs-Verteilung im Bauwerk und auch an der Oberfläche der Konstruktion.

Technische Verzweigung nach dem Konstruktionsprinzip der Dicotyledone mit ungewöhnlichem Sekundär-Wachstum, nach dem System der Säulenkakteen

Bei diesem Konzept sind die Säulenkakteen als Vorbild eingesetzt. Wie beim vorherigen Konzept wird auch hier in Haupt- und Nebenträger unterschieden. Für diese Konstruktionsart würde ein zweischichtiges System ausgebildet werden. Der Kern der Träger soll aus axial verlaufenden, mit ineinander verwobenen Fasern bestehen, welche durch  45° helical angeordnete Fasern verbunden sind. In dieser ersten Schicht sollen die Nebenträger am Kern des Hauptträgers verwoben werden. Die zweite Schicht dient wieder als Deckschicht, bzw. Schutzschicht und erbringt die homogene Verteilung der eingeleiteten Kräfte. Diese Schicht soll aus axial und radial Fasern bestehen, welche an Verzweigungsstellen entsprechende Unterstützungsbereiche (Unterstützung und Kräfte-Aufnahme für Verzweigungen) ausbilden.

Technische Verzweigung nach dem Konstruktionsprinzip der Dicotyledone mit ungewöhnlichem Sekundär-Wachstum, nach dem System der Blattkakteen

Das zweite Konzept könnte nach dem System der Blattkakteen entwickelt werden und ist vom Blattskelett der Opuntie abgeleitet. Bei diesem Ansatz wird in primäre, sekundäre und tertiäre Strukturen unterschieden. Diese differenzieren in Länge,  Anzahl der Schichten und in der Höhe.                          

Der Aufbau jeder Schicht besteht aus mehreren übereinander angeordneten Leitbündeln, welche über  Gewebe miteinander verbunden sind. Diese Schichten verlaufen parallel zueinander und sind ebenfalls über Gewebe verbunden. Die Aufgabe der Primärstruktur ist die Ableitung der Lasten in den Hauptwuchskörper und die Verteilung von Nährstoffen an die anschließenden Blätter und Früchte. Primäre Bündel besitzen die maximale Höhe im Vergleich zu den restlichen Bündeln. Sekundärbündel sind im Vergleich weniger hoch, kürzer und bestehen aus einer Schichtung ≤ 3. Diese Bündel gehen aus den Primärbündeln hervor und bilden Verzweigungen zwischen den einzelnen primären. Die tertiären Bündel nochmals in der Höhe reduziert bilden die kleinsten Verzweigungen zwischen Primär- und Sekundär- Bündeln. Sie füllen die Zwischenräume und tragen die kleineren Lasten in der Fläche ab.

Für nähere Informationen zum Forschungsprojekt stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung:

Prof. Göran Pohl: gpohl@htwsaar.de

B2E3-Institut Johannes Höning:  johannes.hoening@htwsaar.de

Im Zuge des Forschungsprojektes TOTHOLZ_FS, einem Teilprojekt des NABU-Besucherzentrums,wurde in zusammenarbeit mit dem Naturschutzbund Saarland, Fa. FIBER-TECH Construction GmbH, Fa. Programming Architecture und dem Fachbereich Bauingenieurwesen, drei morphogenetische Pavillons in Faserverbundbauweise entwickelt. Das erste Ergebnis ist nun im Urwald am Standort Scheune Neuhaus in Saarbrücken – Von der Heydt realisiert worden.

Die Pavillons wurden nach biologischen Vorbildern entwickelt. Als Leitbild für den Entwurf dienten primär, die natürliche Faltung von Blättern sowie sekundär, makro- bzw. mikro-strukturelle Erkenntnisse von Faserverbundwerkstoffen der Natur am Beispiel Holzzellen, im Querschnitt von Zugholz. Jedes der Elemente ist mehrfach gefaltet und weist in den ebenen Flächen aussteifende Vertiefungen, ähnlich Sicken auf, welche sich an der natürlichen Verteilung von Holzzellen in Zugholz orientiert. Durch diese bionische Optimierung konnte ein geringerer Materialeinsatz und leistungsfähigeres Bauteil entwickelt werden. Die Tragstruktur ist in das Bauteil integriert, sodass keine zusätzliche Unterkonstruktion notwendig ist.

Der Aufbau der Elemente wurde zusammen mit Studenten in einem 2 tägigen Workshop durchgeführt. Diese konnten hierbei neue Fertigkeiten erlernen und erfahren, dass an einem experimentellen Bauwerk nicht immer Sonderlösungen, aber Improvisationstalent gefragt sind. Jeder der Pavillons besteht jeweils aus 9 Einzelelementen (je ca. 65 Kg) und einem Türelement (ca 300 Kg) mit einem Gesamtgewicht von ca. 885 kg.

Für nähere Informationen zum Forschungsprojekt stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung:

Prof. Göran Pohl: gpohl@htwsaar.de

B2E3-Institut Johannes Höning:  johannes.hoening@htwsaar.de

Zu verschiedenen Exponaten wird es Fachvorträge geben und im Anschluss die Möglichkeit zum direkten Gespräch.

Bei Fragen zur Veranstaltung stehen wir gerne per Mail zur Verfügung, bzw. über das Bionicum selbst unter u.a. Adressdaten:

Museumspädagogik Bionicum
Bayer. Landesamt für Umwelt
Tiergarten Nürnberg
Am Tiergarten 30
90480 Nürnberg                                                                                                                 www.bionicum.de

B2E3-Institut Johannes Höning:  johannes.hoening@htwsaar.de

Dies fand im Rahmen der Veranstaltung Knowhow@htw saar am 26. Juni 2013 im Anschluss an die beiden Vortragsblöcke im Technikum am Campus Alt-Saarbrücken statt. Nach Grußworten von Prof. Ludger Bergrath (Institut B2E3) und Thomas Leyherr wurde den Studierenden eine Broschüre mit den preisgekrönten Projektarbeiten überreicht und auf ihren Erfolg angestoßen.

Am Morgen hatte Prof. Göran Pohl (Institut B2E3) im Vortragsblock „Bauen und Bionik“ über „Effiziente Freiformen – materialsparende Holzkonstruktionen für das Handwerk“ referiert und dies anschaulich an der Durchführung des Forschungsprojekts Bowooss mit dessen Ergebnis eines gebauten Pavillons dargestellt.

Die Broschüre steht Ihnen hier zum Download bereit:
Broschüre Förderpreis

Weitere Informationen zum Förderpreis:
http://www.b2e3.de/2012/12/06/preistraeger-foerderpreis/

Weitere Informationen zu Bowooss:
http://www.b2e3.de/2011/08/18/bowooss/

Weitere Informationen zum Forschungspavillon Bowooss

Prämiert wurden dabei energie-, material-, und ressourceneffiziente Bauweisen sowie besondere, innovative Konzepte und Konstruktionen.

Preise
Die Preisgelder von insgesamt 2.000 € teilen sich auf zwei verschiedene Förderpreise auf:

• Stipendienpreis für Energie- und materialeffiziente Projekte
  (Stifter: StudienStiftungSaar)
• Sonderpreis für Energieeffizienz und Holzbau
  (Stifter: Fa. Holz & Dach, Dillingen)

Preisträger
Die eingereichten Arbeiten überzeugen in ihrer Qualität und fast alle zeigen ausführliche Gedanken zu der vorgegebenen Fragestellung. Im Ablauf des 4-stufigen Verfahrens haben sich sechs Preisträger herauskristallisiert:

Energie- und materialeffiziente Projekte

1. Rang:
Dustin Alt und Maximilian Klein
Klimatische Sanierung Mehrgeschosswohnungsbau
Preisgeld: 500 €

2. Rang:
Stephanie Doll
Zentrum für intelligentes Bauen
Preisgeld: 300 €

3. Rang:
Adelina Nikolova und Duha Samir
Ferienhaus in Lissabon
Preisgeld: 200 €

Energieeffizienz und Holzbau

2. Rang:
Tobias Diener und Dennis Thoma
Schwesternhaus
Preisgeld: 400 €

2. Rang:
Tobias Kniejski und Manuel Schneider
Neue Mitte Folsterhöhe_ Gemeinschaftshaus
Preisgeld: 400 €

3. Rang:
Julia Stolze und Duha Samir
SolarRoof: Photovoltaik_Überdachung
Preisgeld: 200 €

Bewertung
Bewertet wurden die dargestellten Überlegungen zu Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. Diese waren je nach Studienarbeit ganz unterschiedlich und betreffen zum einen das architektonische Konzept hinsichtlich Ausrichtung, Zonierung und Gebäudevolumen, zum anderen technische Aspekte wie schlüssige Energiekonzepte, aber auch passive Überlegungen mit dem Ziel, mit möglichst wenig Technik auszukommen. Außerdem wurden die Materialreduzierung bei den Konstruktionen, die Minimierung auf wenige unterschiedliche Materialien sowie die Verwendung regionaler Materialien begutachtet.

Wir gratulieren den Preisträgern recht herzlich und wünschen uns, dass dieser Förderpreis den Preisträgern und Teilnehmenden als Motivation dient, sich auch bei zukünftigen Entwürfen und Projekten Gedanken zu nachhaltigen und umweltschonenden Konzepten zu machen.

Hier geht’s zur Auslobung >>
Hier geht’s zur Broschüre >>

Studierende der Schule für Architektur Saar | Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen können ihre Studienprojekte in einem, vom   Institut für effiziente Bauwerke   B2E3 begleiteten Förderpreis zum Thema
„Energie- und materialeffiziente Studienprojekte“ prämieren lassen.

Mit Einzelpreisen von zusammen 2.000 €  fördert dieses Programm innovative Konzepte, material- und energieeffiziente Entwürfe und Bauweisen, den Einsatz erneuerbarer Energien und Baustoffe als eine der wesentlichen Zukunftsaufgaben von Architekten und Bauingenieuren.

Bewerbungs- und Einsendeschluss ist der 7. Nov. 2012

Teilnehmen können Studierende ab dem 4. Sem. Bachelor, sowie 1. Sem. Master mit ihren bereits abgeschlossenen Studienprojekten oder Abschlussarbeiten.

Stifter der Preisgelder sind die StudienstiftungSaar und die Dillinger Firma Holz&Dach.  Weitere Details zur Auslobung des Wintersemesters 2012/13, den Preisen und Vergabeverfahren finden Sie hier :

Auslobungstext                        Leistungskatalog                      Vorlage für Bewerber

• vertritt das Lehrgebiet Bau- und Facilitymanagement der Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen
• Lehrangebot u.a. zu: Facility- und Projektmanagement, Bau-  und IT-Anwendungen, Gebäudeenergieeffizienz, Kosten- und Energieplanung von Bauwerken
• Seit 1992 freier Architekt mit Büro in Köln, tätig mit Schwerpunkten bei Sonderbauten, Bestandsbau und energetische Modernisierung, Revitalisierung Industrie-, Wohnungs- und Verwaltungsbau; Energieberater

Prof. Göran Pohl:

• vertritt das Lehrgebiet Baukonstruktion und Städtebau der Fakultät Architektur und Bauingenieurwesen
• Lehrangebot u.a. zu: nachhaltigem Städtebau, ressourcensparendem Bauen (Holzbau), Leichtbauweisen (Textiles Bauen, Faserverbundbau), weitgespannte Tragwerke, Bionik
• Seit 1994 POHL Architekten Stadtplaner in Erfurt und Jena; forscht langjährig an o.g. Gebieten; Mitarbeit zu einschlägigen VDI-Richtlinien; zahlreiche Veröffentlichungen zu Themen wie Bionik, Baubionik, Textiles and Polymers for Architecture and Building

Matthias Heinrich:

• Forschungsmitarbeiter seit Oktober 2013
• Abschluss „Master of Arts“ seit September 2013
• 2006 bis 2011 Studium Architektur (Bachelor) an der Hochschule Anhalt (FH) in Dessau
• 2011 bis 2013 Studium Architektur (Master) an der   htw saar – Schule für Architektur Saar in Saarbrücken