TRANSLUZENTE LEICHTBAUFASSADE

Das innovative lichtdurchlässige Fassadensystem kombiniert die ausgezeichnete Wärmedämmung und Lichtdurchlässigkeit von Aerogel-Granulat mit der Leichtigkeit und der geometrischen Flexibilität eines Membransystemes. Das Resultat dieser patentierten Technologie ist eine schlanke Hochleistungsfassade mit neuartigen ästhetischen Qualitäten.

Spatial Timber Assemblies ermöglicht die Fabrikation von Strukturen mit einer hohen Steifigkeit in alle Richtungen, ohne dass dafür zusätzliche Bewehrungsplatten notwendig sind. Forschende innerhalb des Projektes DFAB HOUSE nutzten die sich daraus neu ergebende Freiheit in der Materialwahl, um eine ganzheitliche Hightech-Fassadenlösung zu entwickeln. Statt schwerer Holzplatten wählten sie ein Leichtbaumaterial ohne Kapazität zum Aufnehmen von Schublasten: eine transparente Membran.

Die Hauptkomponenten der lichtdurchlässigen Leichtbaufassade sind Aluminiumprofile, Membrane, lichtdurchlässiges Isolationsmaterial und Stahlseile, welche die Auslenkung der äusseren Membran bei Windsog einschränken und dabei helfen, den zwischen den zwei Membranen erzeugten Kräften standzuhalten. Eine wichtige geometrische Eigenschaft betreffend Tragverhalten des Membransystems ist dessen doppelte Oberflächenkrümmung, die notwendig ist, um äussere Lasten effizient an die Auflager weiterzuleiten.

Der Hohlraum zwischen den zwei Membranen ist mit Aerogel gefüllt. Dieser Wandaufbau setzt die Innenräume natürlichem Licht aus und stellt so eine Verbindung zu den aktuellen Umgebungsbedingungen her. Ausserdem ist die Verwendung von Aerogel auch am effizientesten, um in einem Leichtbausystem eine Spitzenleistungs-Wärmedämmung zu erreichen. Die ersten Entwicklungen von Aerogel beschränkten sich noch auf Nischenanwendungen in der Raumfahrtindustrie, doch inzwischen ist das Material in Form von Granulat in grossen Mengen kommerziell erhältlich.

Um die Wärmedämmung der Fassade zu verbessern, ohne dafür die Wanddicke zu erhöhen, wurde eine neue Art von Materialaufbereitung entwickelt. So kann eine hohe Packungsdichte der Aerogel-Partikel erreicht werden. Die neue Methode nutzt die niedrige Steifigkeit der verwendeten transparenten Hochleistungsmembranen. Sie umfasst Zyklen, in denen der Hohlraum zunächst mit Aerogel-Granulat überfüllt wird. Gleichzeitig wird der Luftdruck im Hohlraum reguliert, um zu vermeiden, dass eine plastische Verformung der Membranen einsetzt. Jeder Zyklus umfasst zudem einen Schritt, in dem zur nachträglichen äusseren Vorspannung mit Kabeln Druckbelastungen auf die Granulatmasse ausgeübt werden. Dieser Vorgang bewirkt die gewünschte irreversible Verdichtung des Granulats. Aus der Kombination dieser Strategien ergibt sich ein allgemein gültiger Ansatz, der sich an ein breites Spektrum von lichtdurchlässigen Leichtbaufassaden anpassen lässt.

Projektbeteiligte:
Leitende Forschende
Prof. Dr. Robert Flatt, Professur für Physikalische Chemie von Baumaterialien, ETH Zürich

Involvierter Forscher
Dr. Daniel Sanz Pont


Design und Engineering
Marco Baur, Konrad Graser

Industry partners
AGITEC AG
Cabot Aerogel GmbH
seele cover GmbH

Bildrechte:
NFS Digitale Fabrikation