Bambus digital in Szene gesetzt

ETH-Studierende nutzen neuste Technologien, um aus Bambus einen filigranen Pavillon zu erschaffen. Das Projekt zeigt, was zukünftig mit digitaler Fabrikation gepaart mit natürlich wachsendem Material im Bauwesen alles möglich sein könnte.
Die zentrale Verbindung wird mit DMLS-​Technologie aus rostfreiem Stahl hergestellt. (Bild: Marirena Kladeftira)

Es erinnert an das Gewölbe einer gotischen Tudor Kathedrale und ist doch neuste Technologie – der digitale Bambus-Pavillon, den ETH-Studierende des Master in Advanced Studies in Architecture and Digital Fabrication (masdfab) entworfen und gebaut haben. Bambus ist ein schnell nachwachsender und hochwertiger Rohstoff mit aussergewöhnlichen Eigenschaften. So ist er als Baustoff durchaus vergleichbar mit Harthölzern, ist aber durch die Hohlräume in seinem Innern extrem leicht und elastisch. Bambus wird deshalb seit Jahrhunderten gerne auch in erdbebengefährdeten Gebieten Asiens verwendet.

Dieses altbekannte Material nutzten die Studierenden, um einen nur 200 Kilogramm schweren Pavillon zu erschaffen, der sich in drei Richtungen ausbreitet und eine Fläche von mehr als 40 Quadratmetern hat. Der Bambus-Pavillon wird dabei nur minimal gestützt, was dem Gebilde eine besondere Leichtigkeit verleiht. Geschafft haben die Studierenden dieses Kunststück dank neuster Technologie. Für den Entwurf der ultraleichten Struktur nutzen sie eigens dafür kreierte digitale Design-Werkzeuge.

Unzählige Knotenpunkte, Verbindungen und Bambusrohre 

Die über 900 Bambusrohre werden durch Verbindungen zusammengehalten, welche digital entworfen und im 3D-Drucker millimetergenau aus hochfester Nylon und Edelstahl hergestellt wurden. Was dabei die digitale Fabrikation leistet ist enorm: Dank dieses Verfahrens konnten alle Teile automatisch generiert und so entwickelt werden, dass sie alle mechanischen Anforderungen erfüllen. Beim Bambus-Pavillon ist das nicht nur die komplizierte Geometrie an sich, sondern auch die Toleranz, die es für die Montage und das natürliche Material braucht. Hinzu kommen die Verbindungen zu Scharnierplatten, Kabeln und Verankerungen – ganze 379 Knotenpunkte hat der Pavillon. Entstanden ist dabei eine riesige Menge von Kleinteilen.

Verschattungselemente

Der fünf Meter hohe Pavillon spendet Schatten mit präzisen und detaillierten Textilpaneelen, die den intrinsischen Charakter der Strukturelemente erweitern. Dafür haben die Studierenden Verschattungselemente eines recycelbaren, UV-beständigen und formbarer Kunststoff auf einem leichten Lycra-Textil entworfen und ebenfalls im 3D-Druck hergestellt. Der 3D-Drucker versteift und formt das Gewebe zu flexiblen massgeschneiderten Paneelen. Das Textil wird bei diesem Prozess lokal verstärkt, um die leichten Elemente zu versteifen.

Marirena Kladeftira, Doktorandin an der Professur Digitale Bautechnologien, die das Potenzial von 3D-gedruckten Verbindungen für innovative und nachhaltige Raumfachwerkstrukturen für die Architektur erforscht, erklärt: «Das für dieses Projekt entwickelte Bausystem zielt darauf ab, den logistischen Aufwand des Bauens zu reduzieren und gleichzeitig die Vorteile der digitalen Fertigung für eine nachhaltigere Baukultur zu nutzen.» Und das Projekt ist nicht nur nachhaltig, es eröffnet auch verschiedene Verwendungszwecke: Die massgeschneiderten Bauteile können auf Grund ihrer relativ geringen Grösse mittels 3D-Druck auf der ganzen Welt hergestellt und mit lokalen Materialen kombiniert werden, um leistungsfähige Strukturen zu konstruieren.

Diese Bauweise könnte also überall eingesetzt werden, wo Bambus vorhanden ist und kostengünstig gebaut werden soll. Dank des modularen Aufbaus kann die Struktur sehr schnell montiert und demontiert werden. So wurde der Bambus-Pavillon im Sommer 2020 in nur 48 Stunden vor Ort in Zürich montiert und später in der gleichen kurzen Zeit auch wieder abgebaut. Und das ist der einzige Wehrmutstropfen beim Projekt: Der Bambus Pavillon wurde nur für kurze Zeit beim Zentrum Architektur Zürich aufgestellt und kann unterdessen leider nicht mehr besichtigt werden. Das Team hofft das der Bambus Pavillon womöglich bald auf Reisen gehen und im Mai auf der EEC Ausstellung in Venedig zu sehen sein wird.

Es erinnert an das Gewölbe einer gotischen Tudor Kathedrale und ist doch neuste Technologie – der digitale Bambus-Pavillon. (Video: Digital Building Technologies)