Weiterentwicklung, ganzheitliche Evaluierung und Monitoring von Holz-Naturfaserverbund Hybridbausystemen

Aufbauend auf der Machbarkeitsstudie „Hybrides Holz-Naturfaserverbund Bausystem“ (HNFVBauSys) wird die bestehende Hybridbauweise weiterentwickelt und deren Anwendungsszenarien in Baden-Württemberg untersucht. Die Komponenten dieses neuartigen Bausystems bestehen aus Holzelementen, die mit kernlos gewickelten Flachsfaserverbundstrukturen kombiniert werden. Durch den Einsatz des Faserverbundwerkstoffs werden der Holzbedarf und das Eigengewicht der Struktur reduziert und durch die konstruktive Optimierung eine effiziente Rohstoffnutzung ermöglicht. Zur Erprobung der Hybridbauweise erfolgt die Umsetzung in Form eines Pavillons auf der Landesgartenschau 2024 in Wangen im Allgäu.

Im Pavillon integrierte faseroptische Sensoren ermöglichen die Überwachung der strukturellen Integrität einzelner Bauelemente anhand von örtlich hochaufgelösten Dehnungsinformationen. Die Analyse der Messdaten erlaubt Rückschlüsse auf die Kraftflüsse und ermöglicht ein langfristiges Structural Health Monitoring, so dass bereits während der Nutzungsphase Lebenszyklusprognosen erstellt werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse und Wirkungszusammenhänge werden in bestehende Methoden, Werkzeuge und Arbeitsabläufe implementiert, um die Berücksichtigung von Rückkopplungen aus den Messdaten der faseroptischen Sensoren und die Bewertung von Entwurfsansätzen bereits in frühen Projektphasen zu ermöglichen. Darüber hinaus wird eine Lebenszyklusanalyse des Bauvorhabens durchgeführt und mit konventionellen Bauweisen verglichen.

Durch den Aufbau einer Datenbasis des Faserpflanzensektors in Baden-Württemberg und die Erweiterung des Bioökonomiesektor-Modells wird eine mögliche Ausweitung der Hybridbauweise ganzheitlich bewertet. Interdisziplinär entwickelte Szenarien werden in das Modell implementiert, um die Auswirkungen einer verstärkten Nachfrage nach Faserpflanzen aus dem Bausektor auf die Agrarmärkte, die Ernährungssicherung und die Landnutzung in Baden-Württemberg zu ermitteln. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Bauwirtschaft und leisten einen wesentlichen Beitrag zu Nachhaltigkeit und Effizienz im Bausektor.

Projektlaufzeit
November 2023 – Oktober 2025

Projektteam
ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Rebeca Duque Estrada, Monika Göbel, Harrison Hildebrandt, Dr.-Ing. Christoph Zechmeister, Prof. Achim Menges

ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Tzu-Ying Chen, Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers

ITFT Institut für Textil- und Fasertechnologien, Universität Stuttgart
Daniel Christopher Bozó, Dr.-Ing. Pascal Mindermann, Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser

IABP Institut für Akustik und Bauphysik, Universität Stuttgart
Julia Weißert, Prof. Dr.-Ing. Philip Leistner

Institut für Volkswirtschaftslehre, Fachgebiet Bioökonomie, Universität Hohenheim
Alina Rossa, Prof. Dr. Franziska Schünemann

Förderung
Das Forschungsvorhaben „HNFVBauSys2“ wird durch das Ministerium für Ernährung, Ländlichen Raum und Verbraucherschutz Baden-Württemberg (MLR Baden-Württemberg) im Förderprogramm „Nachhaltige Bioökonomie als Innovationsmotor für den Ländlichen Raum“ unter dem Förderkennzeichen BWFE320081 gefördert.

Projektträger: VDI/VDE Innovation + Technik GmbH

Weiterführende Informationen
Homepage des Exzellenzclusters IntCDC: Associated Project 41