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Wirtschaft
Mittwoch, 20. Juni 2018 30° 2

Bauwirtschaft

Am seidenen Faden der Spinne

Die Bauwirtschaft nimmt sich bei der Entwicklung neuer Materialien die Natur zum Vorbild, wie zum Beispiel den Spinnenfaden.
Von François Baumgartner, Wirtschaftszeitung

Spinnenfäden sind 25-mal reißfester als Stahl. Das macht das Material auch für die Bauwirtschaft interessant. Foto: ian - stock.adobe.com
Spinnenfäden sind 25-mal reißfester als Stahl. Das macht das Material auch für die Bauwirtschaft interessant. Foto: ian - stock.adobe.com

Deggendorf.Die Bauwirtschaft verbraucht etwa 40 Prozent der weltweit zur Verfügung stehenden Ressourcen. Der ökologische Fußabdruck der Baubranche ist daher enorm. Um ein ressourcenschonendes Wachstum im Sinne angestrebter Klimaschutzziele erreichen zu können, wird deshalb an neuen Materialien geforscht. „Umweltschonende und leistungsfähige Bau- und Verbundwerkstoffe tragen in einem hohen Maße zur Ressourceneffizienz bei und orientieren sich auch am Design der Natur“, sagt Prof. Dr. Kurt Häberl von der Fakultät Bauingenieurwesen der Technischen Hochschule Deggendorf (THD).

Diese Bionik genannte Orientierung an Lösungen aus der Natur ist ein Topthema zum Beispiel beim Einsatz von Strukturen, die sich den Knochenbau zum Vorbild nehmen und mit 3-D-Druckern herstellen lassen. Bei der sogenannten Topologieoptimierung berechnet man die Kraftverläufe in einer Komponente und lässt überall dort das Material weg, wo keine Kräfte auftreten – so wie in unseren Knochen. Eingesetzt werden kann die Technik beispielsweise für extrem leichte Bodenplatten. „Es ist einfach Sand, der von einem Bindemittel zusammengehalten wird. Das Material ist wirklich weich, dieses kleine Stück könnte man einfach mit der Hand abbrechen. Aber wenn man es so formt, dass es die Kräfte aufnimmt – was wir durch einen selbst entwickelten Algorithmus entdeckt haben – dann kann man auf diesem weichen Material laufen. Und man hat eine sichere Struktur, die 70 Prozent leichter ist als herkömmliche Decken“, sagt Prof. Dr. Philippe Block von der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) Zürich.

Ein weiterer neuartiger Verbundwerkstoff ist Carbonbeton, eine Verbindung aus Kohlenstofffasern und Beton. Das High-Performance-Material ist robuster, langlebiger und leichter als herkömmlicher Beton. Das erste Carbonhaus soll schon 2019 auf dem Campus der Technischen Universität Dresden entstehen. Ein besonders tragfähiger und leichter Baustoff ist Holzbeton, bei dem der Kies- und Sandanteil durch fein geschliffenes Holz ersetzt wird. Der innovative Baustoff soll in manchen Mischungen einen Volumenanteil von über 50 Prozent Holz haben. Ebenso revolutionär sind unsichtbare Akustikbeschichtungen für runde Flächen. Diese schallabsorbierenden Baustoffe ermöglichen eine vollkommen glatte Decke, die jeden Nachhall herausfiltert.

Auch die Jagd nach Beute ist für die Entwicklung neuer Baustoffe interessant – zum Beispiel die der Spinnen. Die meisten Spinnen haben mehrere Spinndrüsen: Die Abseilfäden sind extrem reißfest, die Netzfäden dagegen elastisch. Beide Fäden sind ultraleicht, bei Letzteren bleibt die Beute unversehrt. Das Material soll 25-mal reißfester sein als Stahl und wurde schon im Jahr 2015 von einem Forschungsteam in Bayreuth entschlüsselt. Die Erkenntnisse könnten für Hängebrücken interessant sein, wo für Zugspannungen bislang Stahlbeton eingesetzt wird.

Natürlich gilt für diesen wie für jeden neu entwickelten Baustoff, dass er vor seinem Einsatz rechtlich geprüft werden muss: „Baustoffe oder Bauteile im Bauwesen brauchen eine amtliche Zulassung durch das Institut für Bautechnik in Berlin. Die notwendigen Zulassungsverfahren umfassen einen Zeithorizont von einem bis drei Jahren. Dabei müssen technische Anforderungen in Abstimmung mit Gutachtern festgelegt und geprüft werden. Hierunter fallen etwa Brandanforderungen und Traglasten. Zum Testen müssen geeignete Versuche entworfen werden, die dann an den vom Institut für Bautechnik anerkannten Prüfinstituten, meist Materialprüfungsanstalten der Universitäten, durchgeführt werden“, erklärt Prof. Dr. Häberl. „Wir begleiten solche Zulassungsverfahren auch für Firmen in Ostbayern und arbeiten dann unter anderem mit der Universität Stuttgart zusammen.“

Nachhaltigkeit umfasst mehr als nur umweltschonende Rohstoffe. Vor allem Umwelt-Produktdeklarationen sind eine wertvolle Datengrundlage für ökologische Gebäudebewertungen. In diesem Zusammenhang definieren international abgestimmte ISO-Normen sogar die Nachhaltigkeit ganzer Bauwerke, wobei die Umwelteigenschaften eines Produkts über den gesamten Herstellungsprozess in einer Ökobilanz umfassend bewertet werden.

Dieser Text ist ein Beitrag aus der Wirtschaftszeitung. Hier geht es zum E-Paper: www.die-wirtschaftszeitung.de/epaper

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