ThinKing September - Ingenieurbüro str.ucture leistet mit digitaler Simulation im Baubereich Pionierarbeit

20.09.2015

 

Wer immer schon weiß, wie es geht, bleibt auf ausgetretenen Pfaden. Das ist das Credo des Stuttgarter Ingenieurbüros str.ucture. Das Unternehmen ist darauf spezialisiert, durch integrales und interdisziplinäres Denken innovative Leichtbaulösungen zu entwickeln.

Ziel ist es, Material und Struktur systematisch aufeinander abzustimmen und dabei die Integration multipler Funktionen zu erreichen. So kommt man zu Ergebnissen, die beides sind: effizient und leicht. Pionierarbeit leistet str.ucture für den Bausektor unter anderem im Bereich der durchgängigen digitalen Simulationskette vom Rechner bis zum Roboter.

Leichtbau ist auch Kommunikation

Die Landesagentur für Leichtbau Baden-Württemberg präsentiert diese innovative Dienstleistung mit ihrem ThinKing im September. Die Leichtbau BW GmbH stellt unter diesem Label regelmäßig beispielhafte Neuerungen im Leichtbau aus Baden-Württemberg vor.

"Ein Maximum an struktureller und funktionaler Integration erreichen wir, indem wir interdisziplinäres und interaktives Arbeiten fest in den Planungsprozessen verankern", sagt der Geschäftsführer und Mitgründer von str.ucture, Julian Lienhard. Dabei sitzen alle Beteiligten von Anfang an gemeinsam an einem Tisch, denn Leichtbau ist auch Kommunikation. "Wenn in der Planung alle eng verknüpft sind, lassen sich viele Probleme bereits im Vorhinein vermeiden."

Der praktische Nutzen eines solchen Leichtbau-Konzepts liegt auf der Hand. Es bringt Vorteile auf der Kostenseite, beim Ressourceneinsatz sowie Vorteile bei der Bauzeit. "Mit anderen Worten: Design und Effizienz sind Geschwister", betont Lienhard.

"Mit möglichst geringen Mitteln möglichst viel erreichen"

Gutes Lightweight Design löst nach den Worten des promovierten Ingenieurs dabei eine Kaskade von Vorteilen aus. "Der vielleicht wichtigste: Leichtbau meistert eine komplexe Aufgabe elegant." Die Eleganz eines Designs ergebe sich daraus, mit möglichst geringen Mitteln möglichst viel zu erreichen.

Das Potenzial des Leichtbaus entfaltet sich zudem darin, strukturelle und funktionale Anforderungen zu integrieren. Zwei Aspekte spielen dabei eine entscheidende Rolle: zum einen die Entwicklung neuer Materialien, die verschiedenste Anforderungen in sich vereinen. Zum anderen braucht es moderne Simulationsverfahren. Sie ermöglichen die realitätsnahe Beschreibung physikalischer Zusammenhänge, um konservative Annahmen im Bau zu minimieren, was Gewicht, Material und Kosten spart.

Simulation ermöglicht einfache Anpassung der Sachparameter

"Im Bereich Simulationsverfahren leisten wir im Bausektor Pionierarbeit, ebenso bei der Entwicklung flexibler Strukturen und von Leichtbaumaterialien", sagt Lienhard. "Ein Vorteil der durchgängigen digitalen Simulation ist, dass man eine Struktur mit allen materiellen geometrischen und äußeren Lastparametern ganzheitlich beschreiben kann. So können Anpassungen vorgenommen werden, bis alle Parameter optimal aufeinander abgestimmt sind." Damit sei es auch möglich, die Strukturen näher an den physikalischen Eigenschaften "abzubilden", dadurch könnten konservative Sicherheitsanforderungen gesenkt werden und am Ende werde alles leichter.

Das Leistungsangebot des Stuttgarter Büros umfasst alle Kompetenzfelder, von der Beratung über Planung bis hin zu Projektmanagement. Eine besondere Expertise hat das Unternehmen beim Design hocheffizienter Tragkonstruktionen, der Entwicklung und Anwendung innovativer Leichtbaumaterialien sowie der Konstruktion von Membrantragwerken. Die IT-Infrastruktur bei str.ucture ist für anspruchsvolle CAD- und Berechnungsanwendungen ausgelegt. "Projektspezifische Software-Ergänzungen und -Anpassungen programmieren wir direkt im Haus", sagt Lienhard.

str.ucture knüpft an die Tradition des Stuttgarter Leichtbaus an

Ein Vorzeigeprojekt von str.ucture ist das wandelbare Membrandach, das über eine 30 Meter lange Gasse im schweizerischen Ort Buchs automatisch gespannt werden kann. Die Membran wurde aus einem PTFE-Gewebe konfektioniert, das optisch und qualitativ höchsten Anforderungen entspricht. In einem interdisziplinären Planungsteam mit den Architekten von arch22 knüpfen die Ingenieure von str.ucture hier an die einzigartige Tradition des Stuttgarter Leichtbaus an. Sie entwickeln die Technologie beweglicher Membranstrukturen konsequent weiter und verfolgen dabei ein strukturoptimiertes und funktionales Design, das einen hocheffizienten Ressourceneinsatz ermöglicht und dessen Eleganz sich daraus ergibt, mit möglichst geringen Mitteln möglichst viel zu erreichen.

Ein weiteres anschauliches Projekt sind die vom Leichtbaubüro SL-Rasch entworfenen wandelbaren Schirmkonstruktionen. Die von str.ucture in Kooperation mit SL-Rasch entwickelte numerische Wind-Simulation konnte im Feldversuch an einem Schirm mit 29 Metern Spannweite weltweit erstmals umfassend validiert werden. 

Leichtbau spart wichtige Ressourcen
 
Gemäß ihrer Leichtbau-Philosophie ist die str.ucture GmbH neben der Windsimulation auch in anderen Forschungsprojekten aktiv und beteiligt sich beispielsweise an der Erforschung von funktional gradiertem Beton oder biegeaktiven Strukturen. Dabei geht es immer darum, Materialeigenschaften so zu beeinflussen, dass sie optimal an verschiedene strukturelle und funktionale Anforderungen angepasst sind. Das Ergebnis: eine höhere Effizienz beim Materialeinsatz, ein geringerer Ressourcen- und Energieverbrauch sowie ein deutlich kleinerer CO2-Fußabdruck.