Textilien für Bau und Architektur

08. Juli 2010, Best Western Premier Bayerischer Hof Miesbach

Nachbericht

Textilien für Bau und Architektur

Großes Gestaltungs- und Innovationspotenzial im Membranbau
Einsatz von Composites und Textilbewehrung für strukturelle Bauteile
200 Teilnehmer aus sieben Ländern beim erstmaligen Forum in Miesbach

Am 8. Juli 2010 fand das erste Kooperationsforum „Textilien für Bau und Architektur" mit 200 Teilnehmern und 15 Ausstellern in Miesbach statt. Das Forum wurde konzipiert und organisiert von der Bayern Innovativ GmbH in enger Zusammenarbeit mit dem Verband der Bayerischen Textil- und Bekleidungsindustrie (VTB). Unterstützung erfuhr es durch das Bayerische Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie. Weitere Partner waren das Fraunhofer-Institut für Bauphysik, die Bayerische Architektenkammer, die Bayerische Ingenieurkammer-Bau, der Bayerische Bauindustrieverband sowie der Verband baugewerblicher Unternehmer Bayern.

Ein Fokus der Bauwirtschaft in Deutschland ist Energieeffizienz und Nachhaltigkeit. „In diesem Zusammenhang konzentriert sich die Bauforschung u. a. auf Neue Materialien, hier gewinnt das Potenzial Technischer Textilien immer mehr an Bedeutung", so Prof. Dr. Josef Nassauer, Geschäftsführer, Bayern Innovativ GmbH, in seiner Einführung.
Großereignisse wie Weltmeisterschaften und Olympische Spiele bewirken einen besonderen Schub in Infrastrukturprojekten und sind essenziell für die Realisierung von Innovationen. Dies gilt auch für textiles Bauen, wie die Stadien der Fußball-WM 2010 in Südafrika zeigen. Unternehmen aus Bayern und Deutschland waren maßgeblich an deren Errichtung beteiligt. Zu nennen sind u. a. gmp, Rieder-Faserbeton oder Hightex.
„Solche Projekte sind wesentlich, um den Wandel der Textilbranche zur Hightech-Industrie stärker in die Öffentlichkeit zu rücken", so Klaus Lindner, Hauptgeschäftsführer, VTB in seinen Grußworten.

Im Baubereich finden Textilien als Membrane, Bewehrung im Beton, Composite-Materialien oder zur Wärme- und Schalldämmung Anwendung.

Die nachfolgenden Inhalte sind wie folgt gegliedert:

Membranbau - Erfahrungsberichte und Innovationspotenziale

Im Membranbau vollzieht sich gerade ein Innovationssprung. „In Zukunft werden Membrane den Baustoff Glas in einigen Bereichen ablösen", davon ist Prof. Dr. Klaus Sedlbauer, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik, Holzkirchen/Stuttgart überzeugt. Sie zeichnen sich durch Multifunktionalität und adaptierbare Eigenschaften aus. Ihr geringes Gewicht ermöglicht die Überspannung großer Flächen, die hohe Flexibilität neue Formfindungen und einstellbare Transmissionseigenschaften eine Lichtdurchlässigkeit zwischen opak und 90 Prozent. So werden heute Membrane bereits als der fünfte Baustoff bezeichnet.
Beherrschung von Raumklima und Akustik sind nach wie vor die Herausforderungen. Die Entwicklungen fokussierten sich auf Licht- und Transmissionsverhalten wie auch auf Schallabsorption und -dämmung, z. B. zur Reduzierung der Regengeräusche.

Ein Pionier im textilen Bauen ist Prof. Dr. Dr. E.h. Werner Sobek, Geschäftsführer, Werner Sobek Engineering & Design, Stuttgart. Er veranschaulichte anhand beeindruckender Beispiele den Fortschritt im Bauen mit Textilien.
Das erste Projekt war 1987 die Membranüberdachung für die Arena von Nimes - die erste adaptive Struktur weltweit und das größte je gebaute Luftkissen mit einem Maß von 90 x 60 Metern und 24.000 Kubikmetern Luft. Dieses Projekt wurde realisiert als noch keine ausgereiften Formfindungstechnologien existierten.
Mit dem Messestand von Mero wurde 1998 das Bauen mit Vakuum weiterentwickelt. Diese Technologie kann das Kleben und Verschrauben ersetzen und ermöglicht spezifische Oberflächen, z. B. mit extremen Faltenwurf oder auch perfekt glatt. Die Technologie wurde für die Gestaltung der Gedenkstätte des KZ Sachsenhausen verwendet.
Prof. Dr. Werner Sobek sieht im textilen Bauen eine besondere Form für nachhaltiges Bauen mit enormen Gestaltungspotenzial: vorstellbar sind z. B. Kombinationen von Über- und Unterdruckkonstruktionen sowie der Einsatz textiler Origamistrukturen.
Dr. Thomas Stegmaier vom ITV Denkendorf präsentierte in diesem Zusammenhang hinterleuchtete Textilien mit 3D-Effekten und selbstleuchtende Textilien mit Elektroluminiszenz, von denen im Laufe des Jahres größere Muster zu erwarten sind.

Prof. Dr. Werner Sobek plädierte zudem für ein umweltschonendes Bauen, das sich nicht nur auf die Gebäudedämmung bezieht, sondern auch Einsparpotenziale apriori betrachtet und wiederverwendbare Materialien nutzt.
In diese Richtung zielen auch die Entwicklungsaktivitäten von aeronautec aus Seeon, wie Geschäftsführer Johannes Fitz darstellte: z. B. lichttechnische Gewebe aus neuartigen Fluorpolymerfilamenten für Membrane aus einem einheitlichen Rohstoff u. a. für optimierte Umweltverträglichkeit und Recyclingfähigkeit, aber auch höhere Lichtdurchlässigkeit.

Weltweit führend im Membranbau ist das Unternehmen Hightex aus Rimsting. Neben den Stadien für die Fußball-WM 2010 in Kapstadt und Johannesburg zählt der Internationale Flughafen Bangkok zu den herausragenden Bauprojekten, an denen sie maßgeblich beteiligt waren. Dieser ist mit 110.000 m2 Membranfläche das größte Membranbauprojekt weltweit. In Kooperation mit Sobek Engineering & Design wurde dafür innerhalb von zwei Jahren ein höchst innovatives Membrankonzept entwickelt, um in diesen Terminals in den Subtropen akzeptable Raumbedingungen zu schaffen. Das Konzept besteht aus einem dreilagigen Membrandach: eine hoch reflektierende Außenmembran aus teflonbeschichtetem Glasfasergewebe, eine Polycarbonatplatte für Schallschutz und eine offenporige, Low-E-beschichtete Akustikmembran. „Die Materialinnovation ist die Kombination von Offenporigkeit und Low-E-Beschichtung bei genügender Transluzenz", erklärte Prof. Dr. Jan Cremers, Director Technology, Hightex GmbH/Hochschule für Technik Stuttgart. Die Low-E-Beschichtung minimiert die Wärmeabstrahlung der warmen Membran; die Poren werden nach der Beschichtung mit Unterdruck erzeugt und wirken Schall absorbierend.
Generell müssen im Membranbau alle Entwicklungen für den Wärme- und Schallschutz die Anforderung an Lichtdurchlässigkeit erfüllen, betonte Prof. Dr. Jan Cremers.

Zukünftig wird die Integration von Photovoltaikzellen im Membrandach zur Energiegewinnung sowie gleichzeitig zur Verschattung angestrebt. Dies ist bei ETFE-Folien bereits möglich, nun wird an der Übertragbarkeit dieses Konzeptes auf Gewebe gearbeitet. Eine Herausforderung ist hier das unterschiedliche Dehnverhalten der verwendeten Materialien.
Darüber hinaus wird seit Jahren an Membranen mit definierten Anschlüssen für ein Baukastenprinzip gearbeitet. Damit soll deren Einsatz auch für kleinere Projekte wirtschaftlich rentabel werden.

Dämmung - Neue Materialien für Isolation und Heizung

In Sanierung und Neubau sind innovative Vliesstoffe eine Alternative zu Schäumen und Glasfaserprodukten für Dämmung und Isolation. Vorteil der Polyestervliese ist eine offenporige Struktur mit sehr hoher innerer Oberfläche, einem textilen Charakter und einer hohen Recyclingquote. Anwendungsfelder finden sich sowohl als Außen- und Innen- oder auch Kerndämmung. „In Zukunft könnten Vliese auch direkt in Sandwichstrukturen oder in textilbewehrten Beton eingebracht werden", so Dr. Ulrich Hornfeck, Leiter Vertrieb, Sandler AG, Schwarzenbach/Saale. Im Fassadensystem können Vliese den Putz ersetzen, z. B. zur Überbrückung von Rissen.
Des Weiteren können innovative Heizfolien mit Carbonfasern direkt in den Putz eingebracht oder unter Böden verlegt werden - eine Entwicklung von Frenzelit aus Bad Berneck und Franken Maxit aus Niederwinkling. Die Folie ist insbesondere im Rahmen kommender Hochwertsanierungen sowie der Erstellung von Niedrigenergiehäusern von Interesse.

Textilbewehrter Beton - Anwendungsbeispiele und Entwicklungschancen

„Textilbewehrter Beton steht an der Schwelle zum industriellen Einsatz", so Professor Dr. Thomas Gries, Direktor des Institutes für Textiltechnik der RWTH Aachen (ITA). Für die Textilbewehrung werden z. B. Glas- oder Carbonfasern verwendet. Bisher existieren allerdings noch keine Normen und Zulassungkriterien für den Einsatz von Textilbeton. Jedoch wurden in den letzen Jahren zahlreiche Bauwerke mittels einer Zustimmung im Einzelfall realisiert, so kürzlich die Fassade des ITA - aktuell das größte Projekt dieser Art.
Christian Kulas vom Institut für Massivbau der RWTH zeigte anhand der Vorhangfassade des ITA und weiteren Beispielen die Vorteile von Textilbeton wie Dünnwandigkeit, hohe Gestaltungsfreiheit und feine Oberflächenqualität auf. „Textilverstärkter Beton eignet sich hervorragend für eine Schalenbauweise", so Christian Kulas. Dies veranschaulichte er an der jüngst realisierten 97 Meter langen Fußgängerbrücke in Albstadt. Sie besteht aus sechs filigranen Baugruppen und ist ein gemeinsames Projekt vom Institut für Massivbau, dem Textilmaschinenbauunternehmen Groz-Beckert und der Stadt Albstadt.
Die hervorragenden Bewehrungseigenschaften von Textilien beruhen auch auf Innovationen in der Glasfasertechnologie, wie Stephan Friedemann von OCV Reinforcements, Brüssel, aufzeigte. Neuartige Textilstrukturen wie biaxiale Abstandgewirke (im Fokus des Cluster-Treffs am Vortag) ermöglichen eine optimierte Bauteilgestaltung und Funktionsintegration. Innovationen, wie das mit einem der JEC Awards 2010 ausgezeichnete Hybridgewirke aus alkaliresistentem Glas und Kunststofffasern, eröffnen weitere Einsatzmöglichkeiten.
Aktuelle Entwicklungsschwerpunkte im Hinblick auf den Einsatz glasfaserverstärkten Betons liegen in der der Beschränkung der Rissbreiten bzw. der Verhinderung der Rissbildung.
Ein wesentlicher Vorteil von Textilbewehrungen ist weiterhin die hohe Korrosionsbeständigkeit, wie Dr. Silvio Weiland, Tudalit e.V., Dresden, unterstrich. Er präsentierte die unterschiedlichen Methoden zur Verstärkung mit Carbonfasern wie Spritzbeton mit Bewehrung, textilbewehrter Beton und CFK-Lamellen bzw. geklebte Bewehrungen. Damit können u. a. eine Biege-, Querkraft-, Torsions- oder Normalkraftverstärkung erreicht werden. Allein durch eine Lage Carbongelege kann z. B. die Traglast vervierfacht werden.
Carbongewebe wurden auch für die Sanierung des Finanzamtes in Zwickau (2008) genutzt. Die ursprüngliche, um 1904 eingebrachte Stahlarmierung war bereits nicht mehr nachweisbar.
Beim Einsatz von Textilbeton ist jedoch zu beachten, dass es sich um einen prozessgenerierten, komplexen Verbundwerkstoff handelt und jeder einzelne Prozessschritt Einfluss auf die Qualität nimmt. „Industrielle Standards in diesem Bereich zu definieren ist daher auch ein Schwerpunkt der Aufgaben des Tudalit e.V.", so Dr. Silvio Weiland.
Bezüglich Glasfaser verstärkten Kunststoffe lassen sich bereits heute zahlreiche Beispiele für den industriellen Einsatz auch im Baubereich finden. Dr. Matthias Pfalz, Geschäftsführer der Fiber-Tec Group, Chemnitz, betonte, dass die bereits in der Luftfahrt und der Automobilindustrie wegen des hohen Leichtbaupotentials geschätzten Carbonfasern auch im Bereich der Architektur noch viele Vorteile bringen können. Beispiele wie über 35 Meter freitragende Dachkonstruktionen oder strahlungstransparente, architektonisch ansprechende Einhausungen für Mobilfunkanlagen verdeutlichen die Einsatzmöglichkeiten. Unter Architekten werden die GFK-Werkstoffe vor allem wegen der hohen gestalterischen Freiheit und der hervorragenden Werkstoffbeständigkeit geschätzt. Dies zeigte Dr. Pfalz am Beispiel des Londoner Wallbrook-Gebäudes des Stararchitekten Lord Norman Foster, für das sein Chemnitzer Unternehmen mehr als 1600, teils doppelt gekrümmte Lamellen aus GFK hergestellt und montiert hat, um dem Gebäude eine organisch geformte Hülle zu geben.

Die rund 200 Experten aus sieben Ländern waren begeistert von dem thematischen Bogen - Membranbau, Textilbewehrung, Carbon- und Glasfasern - herausragende, realisierte Bauprojekte wie auch aktuelle Forschungsergebnisse und zukünftige Entwicklungen. Dies spiegelte die Innovationsdynamik im Feld textiles Bauen wider. Die Fachausstellung war ein viel frequentierter Treffpunkt für den fachlichen Austausch und die Anbahnung neuer Kooperationen. Hierzu trug wesentlich die eingeplante Kurzpräsentation zahlreicher Aussteller unmittelbar vor der Mittagspause bei.
Die Bayern Innovativ wird dieses Thema im Rahmen seiner Netzwerktätigkeit Textile Innovation gezielt weiter verfolgen.