_Integrales Planen

Die Fakultät Textil und Design der Hochschule Reutlingen hat mit dem Texoversum ein neues Gesicht erhalten. Der im Sommer 2023 fertiggestellte Bau ergänzt das bestehende Campus-Ensemble aus Forschungs- und Lehreinrichtungen. Das Entwurfsteam – eine Kooperation der Architekturbüros Allmann Wappner, Menges Scheffler Architekten und Jan Knippers Ingenieure – bringt den Schwerpunkt der Fakultät in der vorgesetzten Fassade zum Ausdruck: Glas- und Carbonfasern setzen sich – robotisch gewebt – zu einer luftig-transparenten Hülle zusammen, die neben funktionalen Anforderungen vor allem ein visuelles Statement setzt.

Traditionsreiche Ausbildungsstätte mit offenem Grundrisskonzept

Als bedeutender Textilstandort greift die Hochschule Reutlingen auf eine über 160-jährige Ausbildungstradition zurück und verbindet diese in dem neuen Lehr- und Forschungsgebäude mit einem freien Raumkonzept. Damit soll das Texoversum als offenes Innovationszentrum zu einem weiteren Anlaufpunkt für Studierende, Forschende und Lehrende avancieren. Als Hommage an die Tätigkeiten des Lehrstuhls wurde in der Wettbewerbsauslobung explizit eine textile Fassade gefordert. Das Team aus verschiedenen Architektur- und Ingenieurbüros ging noch einen Schritt weiter und machte das Entwurfsthema nicht nur in der Hülle ablesbar, sondern auch im Inneren des Gebäudes: Durch Split-Level, die über ein großzügiges Atrium visuell miteinander verbunden sind, kommt es zu einer „Verwebung der Funktionen“. Die halbgeschossig versetzten Ebenen rechts und links des zentralen Luftraumes können unterschiedliche Nutzungen aufnehmen. Die offene Grundrissgestaltung sorgt dabei für ein fließendes Raumkontinuum mit gemeinschaftlicher Arbeitsatmosphäre.

Auf rund 3.000 Quadratmetern verteilen sich Werkstätten und Labore, multifunktionale Bereiche für Forschung und Entwicklung, verschiedene Unterrichtsräume sowie Ausstellungsflächen für eine Sammlung historischer Textil- und Stoffmuster. Den oberen Abschluss des Gebäudes bildet eine großzügige Dachterrasse. Durch Raumteiler aus Stoff lassen sich Bereiche voneinander abtrennen. Gemein ist allen Ebenen und Nutzungen ein robuster Werkstattcharakter mit Industrieestrich- und Sichtbetonflächen sowie offen installierten Technikdecken. Kontrastiert wird die werkstattähnliche Arbeitswelt von farblich prägnanten Sitzzonen im Atrium, die auch die einzelnen Split-Level optisch miteinander verbinden. Mit dem kontinuierlichen Farbverlauf demonstrieren die Beteiligten das Potenzial bedruckter Textilien.

Robotische Fertigung von faserbasierten Werkstoffen

Die Besonderheit des Gebäudes liegt neben der offenen Grundrissgestaltung und Vernetzung der Funktionen in der Beschaffenheit und Herstellung der vorgesetzten Sekundärfassade: Die selbsttragende Hülle besteht aus 476 dreieckigen und trapezförmigen Elementen aus robotisch gewickelten Glas- und Kohlenstoffasern. Die einzelnen Elemente sind untereinander über Bolzen verbunden – für diese wurden im Wickelprozess Hülsen in die Fasern eingebettet. Am Fertigungsprozess beteiligt waren das Institut für computerbasiertes Entwerfen (ICD) von Achim Menges und das Institut für Tragkonstruktion und Tragwerksplanung (ITKE) von Jan Knippers an der Universität Stuttgart.

Als Teil des Exzellenzclusters Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) forschen sie bereits seit 2019 gemeinsam an leistungsfähigen Tragwerken aus faserbasierten Werkstoffen. Die Herstellung der Fassade des Texoversums basiert auf einer digitalen Fertigungstechnologie des kernlosen robotischen Wickelns von tragenden Großbauteilen aus Faserverbundwerkstoffen: Endlosfasern werden bei diesem Prozess durch einen Industrieroboter so auf ein Leergerüst gewickelt, dass sich im Verlauf die zuvor simulierte Form des Bauteils ergibt.

Zwei Lehrgerüste für 476 Fassadenteile

Für die Herstellung der 476 Fassadenelemente wurden lediglich ein dreieckiges Wickelgerüst für das Regelbauteil und ein trapezförmiger Rahmen für die Eckbauteile benötigt. Auf diese Gerüste werden zunächst in Harz getränkte, transluzente Glasfasern abgelegt. Im gleichen Prozess werden diese anschließend an den hochbelasteten Stellen durch schwarze Kohlenstofffasern armiert. Nach Aushärten der Fasern können die Rahmen abgenommen und für die Produktion weiter Elemente wiederverwendet werden. Die Programmierung, der Wickelprozess und die Aushärtungsphase verliefen dabei parallel; aufgrund des kernlosen, robotischen Wickelprozess variiere die Produktion abhängig von der Faserlänge, so die Projektbeteiligten.

Durch den Einsatz dieses einfachen und vielfach wiederverwendbaren Lehrgerüsts kann gegenüber herkömmlicher Herstellungsverfahren, etwa beim Betongießen mit aufwendigen und materialintensiven Schalungen, viel Material eingespart werden. Ein weiterer Vorteil der robotischen Fertigung liegt unter anderem auch im Variantenreichtum, mit dem der vorab programmierte Roboter die Fasern wickelt. So kann die Anzahl, Anordnung und Ausrichtung der Fasern punktgenau gesteuert werden, sodass nur ein Minimum an Material benötigt wird und keinerlei Abfall oder Verschnitt entsteht – jeder Zentimeter Faserstrang wird genutzt. 

Integrativer und digitaler Ansatz des Planens und Bauens

Jedes einzelne Fassadenelement kann individuell an die Erfordernisse der Nutzung angepasst werden: ausgehend von drei Grundmodulen transformieren sich die Elemente entsprechend der Blickrichtungen und des Sonnenverlaufs. So gibt es Bereiche mit dichter oder weniger dicht gewickelten Fasern sowie Flächen ohne Fasern. Dadurch fungiert die Fassade als außenliegender Sonnenschutz für den rundum verglasten Baukörper und lässt zugleich an bestimmten Stellen Ausblicke auf den Campus zu. Darüber hinaus dient die Faserfassade der Absturzsicherung. Alle Fassadenelemente sind untereinander mit lösbaren Bolzen verbunden. Zudem ist die Rückverankerung an das Gebäude verschraubt, sodass die gesamte Fassade zerstörungsfrei rückgebaut werden kann.

Die algorithmische Generierung des Fassadenverlaufs, also die unterschiedlichen Öffnungsgrade, erfolgte innerhalb einer üblichen CAD-Umgebung durch ein Plug-In. Darin integriert sind die Simulations- und Analyseergebnisse der beteiligten Fachplaner*innen, darunter der Sonnenverlauf, die erforderlichen Verschattungsgrade und die tragwerksplanerischen Anforderungen.

Experimentieren für die Zukunft

Wie bei allen neuen Technologien muss das architektonische Potenzial im Bauen mit Fasern präzise ausgelotet werden. Als erstes gebautes Experiment seiner Art untersucht das Texoversum die Innovationskraft und Zukunftsfähigkeit faserbasierter Materialien und Textiltechniken. Was es bedarf, den Stellenwert digitaler Fertigungsmethoden im Bauwesen zu erhöhen, betont Achim Menges:

„Die additive Fertigung wird auf die eine oder andere Weise ganz sicher vermehrt Einzug in die Baupraxis finden. Um das volle Potenzial dieser Technologie zu nutzen, ist es allerdings erforderlich, die derzeit relativ strikte Trennung zwischen Planung und Ausführung infrage zu stellen, denn Planung und Ausführung bedingen sich im Fall der additiven Fertigung wechselseitig und bedürfen eines wesentlich höheren Maßes an Integration. Das Bauschaffen in seiner heutigen Ausprägung, das eine einfache Bauausführung mit einem erheblichen Mehrbedarf an Material erkauft, erscheint nicht länger zukunftsfähig.“

Es bedürfe neuer Denkansätze, bei denen sich Menges von tragenden Strukturen aus der Natur inspirieren lässt: So besteht etwa Zellulose, Chitiin oder Kollagen aus Fasern, die ebenso wie bei der Herstellung der Texoversum-Fassade nur dort platziert sind, wo sie tatsächlich benötigt werden. -st

Bautafel

BauNetz Architekt*innen

• allmannwappner: https://www.baunetz-architekten.de/allmannwappner/3173139

Fachwissen zum Thema

Bauwerke zum Thema