Leicht bauen mit Leichtbau

Leicht bauen mit Leichtbau

Welche Leichtbaumaterialien kommen für den Innenausbau infrage?

Gewicht Einsparung ist eine der großen Disziplinen bei der Konstruktion aktueller Verkehrsmittel. Beim Flugzeug- und Autobau führt die Gewichtsoptimierung maßgeblich zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Die E-Mobilität beschleunigt die Entwicklungen zusätzlich im Bezug auf eine direkt damit einhergehende Reichweitenverlängerung. Auch bei modernen Sportgeräten wie Fahrrädern sind die Pfunde in den letzten Jahren deutlich gepurzelt. Neue Werkstoffe wie Carbon ermöglichen hier hoch stabile Rahmenkonstruktionen bei deutlicher Gewichtsreduktion. In der Innenarchitektur oder dem Möbelbau ist das Thema allerdings noch lange nicht in diesem Umfang im Fokus. Zahlreiche Argumente sprechen allerdings auch hier dafür, zukünftig deutlich mehr Augenmerk auf die verbauten Kilogramm zu verwenden. Wird das reine Gewicht möglichst gering gehalten, beginnen die Einsparungen bereits beim Transport. Leichte Konstruktionen und Möbel sind darüber hinaus auch einfacher im Handling und werden mobiler, was nicht nur im zeitgemäßen Büroalltag eine zunehmende Rolle spielt. Mit der Reduktion des Gewichtes geht auch in den meisten Fällen ein verminderter Ressourceneinsatz einher. Damit wird Leichtbau auch zu einem kräftigen Hebel in Richtung umweltfreundlicher Produkte und nachhaltigen Konstruktionen.

Material auf Diät

Um effizient Gewicht abzuspecken, bietet die Wahl der passenden Werkstoffe gewichtige Argumente. Inzwischen ist eine große Auswahl an Leichtbaumaterialien für den Planer verfügbar. Es werden ganz unterschiedliche Strategien verfolgt, die sich teils noch zusätzlich kombinieren lassen und damit die Einsparpotenzial potenzieren. Folgende Kategorien können definiert werden:

Sandwichplatten mit Wabenkern

Häufig wird als erstes an Wabenplatten gedacht, wenn es darum geht Gewicht einzusparen. Die Verbundkonstruktion dieser Materialgattung besteht aus zwei tragenden Deckhäuten mit einem Stützkern in Wabenform. Der Kern (Honeycomb) hat die Form einer Bienenwabe. Es gibt aber auch neue Entwicklungen mit anders geformten Kernen als die den sonst üblichen sechseckigen Zellen. Durch die Kombinationsmöglichkeit des Kernmaterials, üblicherweise Pappe, harzgetränktes Papier, Faserkunststoff oder dünne Aluminiumfolien mit der nahezu frei wählbaren, dünnen Deckschicht ergibt sich ein unendlicher Variantenreichtum. Mit den Verbundwerkstoffen stehen Materialien zur Verfügung, die jede Menge Gewicht und gleichzeitig wertvollen Rohstoff im Vergleich zu den massiven Vertretern einsparen.

Leichtbauwerkstoffe aus Metall

Zu den klassischen leichten Konstruktionswerkstoffen gehören Aluminium, Magnesium und Titan. Sie sind Teil der Gruppe der Leichtmetalle, deren Dichte unter 5,0 g/cm³ liegt. Bei Tragwerken kommen auch vermehrt hochfeste Stähle zum Einsatz, die sich wesentlich dünner und damit leichter Dimensionieren lassen.

Kunststoffe & Faserverbundwerkstoffe

Speziell Faser-Kunststoff-Verbünde gewinnen in den letzten Jahren an Bedeutung. Durch Ihre hohe spezifischen Steifigkeitswerte (Biege-, Dehn- oder Torsionssteifigkeit) und Festigkeit sind sie attraktive Leichtbauwerkstoffe. Werden Hightechfasern aus Aramid, Kohlenstoff, Keramik oder Glas in eine Matrix eingebettet, entstehen hauchdünne Materialien die in zahlreichen Anwendungen aufzeigen, wie weit sich damit die bisher üblichen Gewichts- und Gestaltungsgrenzen verschieben lassen. Einer der bekanntesten Vertreter dieser Gattung wird Umgangssprachlich als Carbon bezeichnet (CFK). Das „schwarze Gold“ ist aus der Raumfahrt oder dem Rennsport nicht mehr wegzudenken, im Möbeldesign bis hin zur Fassadengestaltung wird aktuell erst der Wert entdeckt und bei ersten Projekten erfolgreich eingesetzt.

Leichtbeton

Betrachtet man die verbauten Tonnagen von Beton, ist das Einsparpotenzial bei dem bis dato noch gewichtigen Werkstoff gewaltig (und zukünftig dringend notwendig). Mit der Kombination aus leichten Zuschlägen (Blähton, Blähglas, etc.) und neuen Armierungen gelingen inzwischen Raumgewichte bis etwa 350 kg/m³ . Sind beim herkömmlichen Stahlbeton (ein tradierter Verbundwerkstoff) die „Fasern“ noch dick und schwer, übernehmen in modernen Varianten hauchdünne Fasern aus Textil die Bewehrung.

Leichte Tischlerplatten

Aus der leichten und schnell nachwachsenden Holzart Albasia-Falcata oder Balsa lassen sich Tischlerplatten und Sperrholz fertigen, die deutlich leichter sind als herkömmliche Holzwerkstoffe. Die kreuzverleimte Mittellage garantiert zusätzlich absolute Oberflächenruhe, hohe Stabilität und Schraubfestigkeit. Durch die massive Gewichtseinsparung ergeben sich neue Möglichkeiten im Messe-, Theater- und Bühnenbau sowie im Möbel- und Innenausbau.

Schaum

Gleich den Vorbildern aus der Natur (Knochen, Holz) sind technisch hergestellte Schäume sehr leicht. Zusätzlich absorbieren Schäume aufgrund der zellularen Struktur auch sehr gut Schwingungen, Stöße und Schall. Daher werden als hoch wirksame Akustikabsorber verschiedenste Kunststoffschäume eingesetzt. Seit längerer Zeit auf dem Markt sind Keramik- und Metallschäume die deutlich stabiler und vor allem temperaturbeständiger sind. Unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit wird zur Zeit vermehrt an Verfahren geforscht, mit denen Schäume entwickelt werden, die zu 100% aus Holz bestehen.

Schwere Vorurteile

Küchenarbeitsplatten sind möglichst aus einem Stück gefertigt. Bei dieser Produktgattung ist ein Vorteil von Platten aus Holzwerkstoff, die einfache Bearbeitung direkt vor Ort. Als Mitnahmeprodukt stehen diese langen Platten heute in jedem Baumarkt. Um es dem Kunden möglichst leicht zu machen, wurden schon frühzeitig die großformatigen, dicken Arbeitsplatten mit einem Wabenkern angeboten. Verwunderlicher weise griffen die Kunden aber lieber zu den herkömmlichen, massiven und viel schwereren Platten. Die leicht zu transportierenden Wabenplatten blieben wie Blei in den Regalen stehen. Warum? Es scheint bei vielen Bauherren (und Planern) immer noch einen direkten Zusammenhang zu geben zwischen Qualitätsempfinden und massivem Gewicht. All zu leichte Materialien wecken schnell Zweifel an der Stabilität und Haltbarkeit. Ein Paradoxum, das es gilt möglichst schnell aus de Welt zu schaffen um den Weg zu ebenen für leichte Entwürfe, Konstruktionen und Möbel.

Leichte Möbel

Unsere Gesellschaft wird immer mobiler. Umzugsfreundliche Möbel bekommen damit eine wesentlich größere Relevanz. Zusätzlich steigen die Absatzzahlen von online bestellten und versendeten Möbeln. Dabei freut sich nicht nur der Spediteur über möglichst geringes Gewicht. Da sich das Porto noch häufig über das Gewicht definiert, sind hier wesentliche Einsparpotenziale zu verbuchen, ganz zu schweigen von neuen Verpackungsverordnungen in denen die Grenzen des maximal zulässigen Gewichts pro Verpackungseinheit kontinuierlich nach unten korrigiert werden. Pappmöbel zeigen auf was bereits machbar ist, neue Ansätze mit modernen robotischen Fertigungsmethoden in Kombination mit Hightechwerkstoffen wie Carbon oder Leichtbeton sorgen zusätzlich für erweiterten Gestaltungsspielraum.

Flexible Wände und agile Büros

Agile Arbeitsweise und neue Anforderungen an moderne Arbeitswelten verlangen ein hohes Maß an Flexibilität. Eine schnelle Individualisierung mit höhenmotorisch verstellbarem Arbeitstisch ist schon fast Standard. Inzwischen wird vermehrt auch die Qualität von sich Veränderbaren ganzer Räume erkannt. Je nach Bedarf und Nutzung lassen sich diese variabel auf oder zu machen bis hin zu ganz neuen Grundrisskonfigurationen die sich den Anforderungen variabel anpassen. Mit klassischem Massivbau kann bei diesen Konzepten nicht mehr gepunktet werden, da ein Umbau sprichwörtlich viel zu schwer ist. Leichte Trennwände, Hohlbodenaufbauten oder flexibel unter dem Arm zu tragende Möbel und Whiteboards bieten jede Menge Flexibilität und machen schnelle Umbauten möglich. Damit fördert Leichtbau ganz aktiv agile Arbeitsprozesse.

Leichtbau als Konstruktionsphilosophie

Echter Leichtbau geht über die reine Gewichtseinsparung hinaus. Er wird als Konstruktionsphilosophie gedacht, bei der sowohl die reine Gewichtseinsparung als auch die Steigerung der Ressourceneffizienz das zentrale Ziel ist. Damit lässt sich der Einsatz von Roh- und Werkstoffen minimieren, Kosten und Energie bei der Herstellung reduzieren und die tägliche Nutzung und bis zu finalen Verwertung optimieren. Leichte Materialien und Produkte verleihen den konstruktiven und gestalterischen Möglichkeiten Flügel und eröffnen neue Anwendungsbereiche. Da beim Yacht-, Fahrzeug- und Caravanbau der Leichtbau bereits weit Fortgeschritten und erfolgreich im Einsatz ist, lässt sich von den dort funktionierenden Methoden und Anwendungen lernen und diese auf Messe-, Laden-, Innen- und Möbelbau übertragen. Leichtbau macht das Bauen von morgen deutlich leichter!

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