Technische Universität Chemnitz - Fakultät für Maschinenbau - Institut für Allgemeinen Maschinenbau und Kunststofftechnik - Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
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09126 Chemnitz

2220NR042A

01.11.2020

Im Projektergebnis wurden anhand biobasierter Komponenten effizient und reproduzierbar NFK-Deckschichten im teilautomatisierten Herstellungsprozess gefertigt. In Kombination mit einem Wellpappengefache und einer Naturfaserdämmung entstand ein biobasierter Sandwichverbund zur Anwendung als Fassadenelement. Das entwickelte Brandschutzkonzept sieht zum einen die Naturfaserdämmung mit biobasierter Flammschutzbeschichtung vor. Zudem wird auch das Wellpappengefache mit einer Flammschutzbeschichtung ausgerüstet, wodurch eine Abschottung der Naturfaserdämmbereiche (200 x 200 mm²) entsteht. Selbst bei starker Beflammung während des SBI-Tests hält die Abschottung stand so lange die NFK-Deckschichten unbeschädigt sind. Weiterhin bewirkt das temperaturwirksame Löschsystems in Form des eingebrachten Flammschutzadditivs Blähgraphit das Feuer durch Aufschäumen zu verschließen, in dem das Blähgraphit ab 180°C auf das 300-fache Ausgangsvolumen expandiert. Diese Maßnahmen führten schließlich zur konkreten Verhinderung eines Schwelens, Glimmens oder der Flammenausbreitung von Naturfaserdämmung mit biobasierter Flammschutzbeschichtung. Weiterhin wurde das biobasierte Fassadensystem aus nachwachsenden Komponenten inkl. Naturfaserdämmung modularisiert und standardisiert. Hieraus entstand ein Grundmodul mit 184 mm dicker Naturfaserdämmung für Bürogebäude und 140 mm Naturfaserdämmung für Industriegebäude und ebenen Deckschichten ohne Integration von weiteren Funktionen. Aufbauend auf dem Grundmodul entstand das Beleuchtungsmodul PLUS mit individueller interaktiver Beleuchtung, welche durch integrierte LED-Streifen erzeugt und durch einen Textilsensor gesteuert wird. Das Designmodul bietet Architekten einen 10 cm tiefen Spielraum zur 3D-Gestaltung der Außendeckschicht und Umsetzung eines individuellen Designs. Das Klimamodul beinhaltet eine integrierte Kapillarrohrmatte auf der Innenseite der Elemente zur Kühlung oder Heizung des Innenraumes.

Projektinhalt war die Entwicklung eines modularen und standardisierten Fassadensystems aus biobasierten Materialien und Materialverbunden inkl. Naturfaserdämmung und deren technisch-technologische Umsetzung für Industriegebäude. Im Rahmen dessen wurde ein Brandschutzkonzept für das biobasierte Fassadensystem mit Naturfaserdämmung entwickelt, welches ein Entzünden der Dämmung sowie ein Glimmen oder Schwelen verhindert. Dabei wurde neben dem Einsatz von Flammschutzmitteln und – additiven auch eine technisch konstruktive Lösung zur Erreichung der Brandklasse angestrebt. Ein besonderes Augenmerk lag weiterhin auf der Standardisierung und Modularisierung der biobasierten Fassadenelemente zur Erhöhung der Effizienz und Reproduzierbarkeit der Biofassaden-Module im Hinblick auf die Nutzung in temporären und mobilen Anwendungen, wie bspw. Zelt- und Hallen- bzw. Lagerbauten. Der Schwerpunkt dabei war die Standardisierung und Modularisierung der Elemente, um den erheblichen konstruktiven und zeitlichen Aufwand zu reduzieren. Demnach sollten die Abmessungen, Anschlussdetails und Verbindungstechniken auf eine marktübliche Standardgröße festgelegt und konstruktiv sowie fertigungstechnisch an die metallischen oder polymeren Standardelemente angepasst werden. Basierend auf einem Grundmodul ohne Beleuchtung, aber mit integrierter Naturfaserdämmung, sollten vier verschiedene Module definiert und entwickelt werden, die zusätzliche Funktionen aufweisen, wie bspw. interaktive Beleuchtung, Design, Überwachung durch Sensorik oder Klimatisierung. Aufgrund der Standardisierung können nun je nach Anwendungszweck und Auftrag die verschiedenen Module individuell und einfach kombiniert werden. Dadurch wird ein Baukastensystem von Fassadenelementen aus nachwachsenden Rohstoffen geschaffen, das alle geltenden Normen und Richtlinien für Industriegebäude sowie temporäre und mobile Architektur erfüllt.