klima] Energieautarke Gebäudeverschattung
Lena Jauernig, Universität Stuttgart
Kiefernzapfen als Inspiration Neue wetterabhängige, selbstanpassende Gebäudeverschattung arbeitet energieautark
Kiefernzapfen als Vorbild: Forschende der Universitäten Stuttgart und Freiburg haben ein neues, energieautarkes Fassadensystem entwickelt, das sich selbstständig an das Wetter anpasst. Die Zeitschrift „Nature Communications“ hat die Forschungsergebnisse veröffentlicht.
„Wetterreaktive, architektonische Fassadensysteme sind meist auf aufwendige technische Vorrichtungen angewiesen. Unsere Forschung untersucht, wie wir die Reaktionsfähigkeit des Materials selbst durch computerbasierte Planungsmethoden und additive Fertigung nutzbar machen können“, so Professor Achim Menges, Leiter des Instituts für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) und Sprecher des Exzellenzclusters Integratives Computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC) der Universität Stuttgart. „Wir haben ein Verschattungssystem entwickelt, das sich abhängig von den Wetterbedingungen selbstständig öffnet und schließt, ohne dass dafür jegliche Betriebsenergie oder mechatronische Elemente benötigt werden. Die Biomaterialstruktur selbst ist die Maschine.“ Mithilfe von bioinspirierten Designs, natürlichen Materialien und allgemein zugänglichen Technologien haben Forschende der Universitäten Stuttgart und Freiburg das Fassadensystem „Solar Gate“ entwickelt – das erste wetterabhängige, adaptive Verschattungssystem, das nicht auf elektrische An-
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triebsenergie angewiesen ist. Als Vorbild für das „Solar Gate“ dienten den Wissenschaftler:innen die Bewegungsmechanismen von Kiefernzapfen, die sich bei Veränderungen von Luftfeuchtigkeit und Temperatur öffnen und schließen, ohne dabei Stoffwechselenergie zu verbrauchen. Dem Team ist es gelungen, die anisotrope (richtungsabhängige) Struktur der Zellulose in Pflanzengeweben mit Standard-3D-Druckern nachzubilden. Die Forschungsergebnisse wurden in der Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
Biobasierte hygromorphe Materialien und bioinspirierter 4D-Druck Zellulose ist ein natürliches, reichlich vorhandenes und erneuerbares Material, das bei Feuchtigkeitsschwankungen quillt und schrumpft. Diese Eigenschaft, die als Hygromorphie bezeichnet