Vom Elytron zum Messestand

Leichtbau aus Stuttgart 2/2

Der Messepavillon der Universität Stuttgart wird zum Aushängeschild der Bauweise mit gewickelten Carbonfasern. Neue Entwicklungen und die Vorteile der Kleinserie steigern die Wickelgeschwindigkeit.

Projektierung und Ausführung
ICD Institut für Computerbasiertes Entwerfen, Universität Stuttgart, Moritz Dörstelmann, Marshall Prado
ITKE Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart, Valentin Koslowski, Axel Körner

Neben ihrem neulich errichteten Forschungspavillon (vgl. «Eine tierische Luftblase») realisierten das ­Institut für Computerbasiertes ­Entwerfen (ICD) und das Institut für Tragkonstruktionen und Kon­struktives Entwerfen (ITKE) einen Messestand nach den Prinzipien des bionischen Bauens. 

Der Messestand der Universität Stuttgart, der in diesem Jahr auf der Hannovermesse zu sehen war, ist die Weiterentwicklung eines 2013/2014 erstellten Forschungspavillons, der aus Deckflügelschalen flugfähiger Käfer, auch Elytren genannt, abgeleitet wurde (vgl. «Käferschale schützt Menschen» TEC21 34/2014). Damals wickelte in einem ersten Schritt ein Roboter harzgetränkte, vorgespannte Glasfasern zwischen zwei dünnen Stahlrahmen immer im Wechsel von rechts nach links und wieder zurück. Faser und Harz trockneten zu einem statisch wirksamen Komposit, das mit Carbonfasern noch einmal verstärkt wurde. Der dafür erarbeitete robotische Wickelprozess war zwar bereits kernlos, jedoch bedurfte es noch immer der festen Rahmen, welche die Form der einzelnen Teile vorgaben. 

Wickelprozess ohne Rahmen

Beim Messestand konnten diese Rahmen eliminiert und durch wenige Fixpunkte ersetzt werden, in denen sich die Kräfte und die Fasern bündeln. Dies gelang durch einen abgeänderten Wickelprozess, der nach wie vor eine doppelgekrümmte, geometrisch stabile Form er­stellen kann. Dieses Mal wurden ausschliesslich Carbonfasern verwendet, wodurch Gewicht, Wickel- und Aushärtungszeit reduziert wurden. Die Fixpunkte dienen beim Messestand gleichzeitig als Ver­bindungselemente zwischen den Bauteilen und sind somit über die ­Herstellung hinaus relevant. In diesem Zusammenhang gelang es dem ­Projektteam auch, die Toleranzen erheblich zu reduzieren, wodurch die Verbindungspunkte besser aufeinanderpassen. Auch die Robotersteuerung konnte verfeinert und optimiert werden, weil mehrere Faserbündel, die sogenannten Rovinge, gleichzeitig aufgebracht werden konnten. Dadurch erhöhte sich die Wickelgeschwindigkeit um den ­Faktor 10.

Gegenüber dem Forschungspavillon musste der Messestand leichter transportierbar sein sowie mehrfach auf- und abgebaut werden können. Er besteht daher nur aus Elementen in zwei geometrisch unterschiedlichen Formen, was die Montage vor Ort erleichtert: Beide Elementtypen sind 1.6 m breit, bis 1.4 m tief, bis 2.5 m hoch und wiegen maximal 15 kg. Die Bauteile lassen sich gut stapeln, was einen nachhaltigeren Transport ermöglicht.

Vielfältig einsetzbar

Dank dem modularen Aufbau können Messestände zwischen 8 m² und 100 m² Grundfläche realisiert werden. Die unteren Elemente, von denen hier 14 produziert wurden, werden für die Nahwirkung eingesetzt. Daran können interaktive Informationsträger wie grosse Flachbildschirme angedockt werden. Die ­oberen Elemente werden auf den unteren montiert, strahlen aufgrund der so erreichten Höhe in die Weite der Halle und präsentieren auf Kunststoffmembranen die Logos der Institute und der Universität. 

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