Netzstrukturen: So gelingt eine ästhetisch ansprechende Fassadenkonstruktion mit 3D-Druck

• Ob Spinnennetze, Bienenwaben oder Insektenflügel – die Natur zeigt, wie durch Netzstrukturen mit minimalem Materialeinsatz leistungsstarke Strukturen entstehen.
• Diese Erkenntnis setzt die HTWK Leipzig nun im InNoFa-Projekt (Individual Node Facade) um.
• Sie hat eine durchgängig automatisierte und digitale Prozesskette für geometrisch individuelle Knotenelemente entwickelt. Diese verbindet standardisierte Stäbe zu einer Tragwerkskonstruktion.
• Am Beispiel einer Fassadenkonstruktion zeigen die Forschenden, wie sich Ästhetik und Ressourceneffizienz vereinen lassen.

Ein netzartiges Geflecht aus standardisierten Stäben ist durch individuell geformte, 3D-gedruckte Knotenpunkte verbunden und sorgt somit in der Fassadenkonstruktion für maximale Stabilität bei minimalen Ressourceneinsatz. So entstehen organisch geformte Stabnetzwerke, auch für Dächer, Brücken oder Masten. Einen zwei mal drei Meter großen Ausschnitt einer so konstruierten Glasfassade stellen die Forschenden aktuell auf der Rapidtech-3D-Druck-Messe (17. bis 19. Mai 2022) aus.

Fassadenkonstruktion aus dem 3D-Drucker

Im Bausektor müssen Ressourceneffizienz und Ästhetik oft zurückstehen, um durch Standardisierung Arbeitskosten zu sparen. Die Forschungsgruppe FLEX der HTWK Leipzig möchte nun diesen Widerspruch auflösen. Denn sie vereint Fassadenkonstruktion und Fertigung mithilfe digitaler Prozesse und 3D-Druck. Sie hat eine durchgängig automatisierte und digitale Prozesskette für geometrisch individuelle Knotenelemente entwickelt, die standardisierte Stäbe zu einem Tragwerkskonstruktion verbinden. Gefertigt werden die Knoten per 3D-Druck – derzeit noch aus Aluminium, aber perspektivisch aus Stahl.

„Mit dem InNoFa-Modell zeigen wir beispielhaft, wie sich Ästhetik und Ressourceneffizienz vereinen lassen, wenn automatisierte Fertigung bereits in der Konstruktionsphase mitgedacht wird“, so Prof. Alexander Stahr von der Forschungsgruppe FLEX. „Im Moment müssen selbst regelmäßig geformte Stabnetzwerk-Konstruktionen, wie wir sie beispielsweise als Dach im Leipziger Fußballstadion vorfinden, komplett in Handarbeit zusammengefügt werden“, erklärt der Professor für Tragwerkslehre weiter. Das heißt, die Stäbe werden einzeln mit den Knoten verschweißt – ein enormer Arbeitsaufwand. Stahr: „Durch Automatisierung und generative Fertigungsverfahren können wir Material, Zeit und Arbeitskraft sparen – und gleichzeitig individuelle Geometrien verwirklichen.“ Die Stabverbindungen entstehen also nicht per Handarbeit, sondern sie lassen sich durch digitale Prozessketten passgenau drucken.

Prototyp vor Ort anschauen

Interessierte, die sich das prototypische Fassaden-Modell ansehen und mit den Forschenden von FLEX ins Gespräch kommen wollen, finden den Stand der HTWK Leipzig auf der Rapidtech-Messe noch bis 19. Mai an der Standnummer 2-622. Direkt daneben hat die Hochschule Mittweida ihren Ausstellungsstand. Diese hat die Metallknoten aus dem 3D-Drucker für InNoFa hergestellt. Eine weitere Gelegenheit zur Besichtigung des Demonstrators bietet sich zudem beim Leipziger Fassadentag am 20. September 2022.

Bild oben: Mit einem Demonstrator wie diesem zeigt die HTWK-Forschungsgruppe FLEX die Vorteile einer automatisierten, generativen Fertigung in Architektur und Bautechnik. Bildquelle: Max Höhne/HTWK Leipzig

Weitere Informationen: https://flex.htwk-leipzig.de/

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