Textil trifft auf Holz: „Nicht im Elfenbeinturm forschen“

Cluster Innovativ mit AFBW und DITF am Large-Scale Construction Robotics Laboratory (LCRL) in Waiblingen. 

Ostfildern/Waiblingen, 31.07.2026: Am Anfang steht die Faser – sowohl beim nachwachsenden Werk- und Baustoff Holz als auch bei bio- oder erdölbasierten Fasern und Textilien. Ob im Bauwesen, bei technischen Textilien, in der Mobilität oder in der Bekleidungs- und Heimtextilindustrie: Innovationen entstehen zunehmend an den Schnittstellen verschiedener Disziplinen. Das Cross Cluster Innovativ, eine Kooperationsveranstaltung von AFBW, DITF & proHolzBW legte den Fokus genau auf diese Schnittstellen. Das Cross Cluster Innovativ fand im Large-Scale Construction Robotics Laboratory (LCRL) in Waiblingen in den Räumlichkeiten des Exzellenzclusters „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur (IntCDC)“ der Universität Stuttgart statt. Prof. Dr.-Ing. Markus Milwich von den Deutschen Instituten für Textil- und Faserforschung (DITF) aus Denkendorf moderierte die Veranstaltung.

Architektur anders denken: Integratives computerbasiertes Planen und Bauen
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers stellte die Arbeit des Instituts für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE) der Universität Stuttgart vor, dessen Leiter er ist. Das Institut beschäftigt sich in Lehre und Forschung mit neuen Materialien und effizienten Tragwerken für die Architektur. Ein besonderer Schwerpunkt liegt dabei auf den Faserverbundwerkstoffen und Textilen sowie auf der Entwicklung von an die spezifischen Anforderungen des Bauwesens angepasste Simulations- und Fertigungsverfahren für diese Werkstoffe. Knippers: „Die Klimakrise zwingt uns dazu, den Verbrauch an fossilen Ressourcen für das Bauen drastisch zu reduzieren. Dies erfordert neue Leichtbauweisen und alternative Baustoffe, die Stahl und Beton zumindest teilweise ersetzen.“ Die konsequente Digitalisierung der Bauprozesse ist der Schlüssel, der die gegenläufigen Ziele der Ressourceneinsparung und der Produktivitätssteigerung miteinander in Einklang bringt. Knippers stellte die konstruktiven Eigenschaften der verschiedenen natürlichen Rohstoffe wie Holz und Flachsfasern im Vergleich vor. Natürliche Materialien sind leichter als Stahl oder Beton, ermöglichen mehr Flexibilität bei den Geometrien und größere Spannweiten und sind gut in Hybridkonstruktionen mit anderen Materialien kombinierbar.

Rotorblätter für Windkraftanlagen aus Holz
Tom Siekmann, Geschäftsführer von Voodin Blade Technology GmbH stellte innovative Rotorblätter für Windturbinen aus LVL („Laminated Veneer Lumber) vor, die aus Fichtenholz gefertigt werden. Das Problem: klassische Rotorblätter aus Glas- und Kohlenstofffasern sind, wenn überhaupt, aufwendig und teuer zu recyceln und landen meist weltweit auf Deponien. Rotorblätter aus LVL-Furnierschichtholz können sowohl aus Nadel-, als auch aus Laubholz hergestellt werden und sind laut Studien bis zu 80 % nachhaltiger als konventionell gefertigte Blätter. Entscheidender als die Nachhaltigkeit ist jedoch der Kostenvorteil und die maßgeschneiderte Fertigung – je nach Windtyp der Region können die Rotorblätter in der CNC-Fräse nach digitaler Vorlage flexibel und fast ortsunabhängig designt und gefertigt werden – im Gegenteil zur klassischen Maschinen- und Werkzeugbauindustrie entfällt das kostenintensive und unflexible System der Mouldherstellung. Das gewinnt zunehmend an Brisanz, da alte Windkraftanlagen Schritt für Schritt erneuert werden müssen – oft gibt es für die vor 20 Jahren oder länger produzierten Blätter gar keine Vorlagen mehr. „Aufgrund des Produktions-Setups ist es möglich, an einem Tag ein 40-Meter-Rotorblatt und am nächsten Tag ein 60-Meter-Rotorblatt herzustellen“, so Siekmann, „oder wir können Blattdynamiken optimieren.“ So können auch ältere Anlagen erneuert und modernisiert werden. Der Nachhaltigkeitsgedanke bei der Produktion – Voodin Blade Technology arbeitet auch mit nachhaltigen Beschichtungen – spiegelt sich im gesamten Produktionsprozess bis hin zu einem durchdachten Lifecycle-Konzept. Durch die Flexibilität in der Herstellung sind auch branchenübergreifend Einsatzgebiete denkbar und möglich.

Holz und Glasfaserverbund
„An dem Material Combar® wird schon über 25 Jahre geforscht“, so Markus Heck, Produkt-Ingenieur bei Schöck Bauteile GmbH, „ein ganz spannendes Material, das auf den ersten Blick nicht viel mit Holz zu tun hat“.  Combar® ist ein Glasfaserverbundwerkstoff, der aus dicht gebündelten Glasfasersträngen besteht, die mit flüssigem Kunstharz getränkt und durch thermische Härtung in einem Pultrusionsverfahren zu einem Stab verdichtet werden. Combar® hat eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, ist korrosionsbeständig und weder magnetisch noch elektrisch leitbar – ein vielfältig einsetzbares Produkt. Die Zugfestigkeit beträgt über 1000 N/mm² – mehr als doppelt so viel wie die von Betonstahl. Ein typisches Produkt für Architekten – der Schöck Isolink® – ist eine thermisch trennende Befestigung. Diese Lösung ermöglicht eine wärmebrückenfreie Befestigung von Fassaden bei erhöhter Energieeffizienz. In einem Forschungsvorhaben mit dem Materialprüfungsamt für das Bauwesen (MPA BAU) der TU München und dem Team von Prof. Stefan Winter wurden die Eigenschaften des Fassadenankers Isolink® untersucht. Die materialsparende und dauerhafte Fassadenbefestigung wurde schließlich für Balkenschichtholz, Brettschichtholz sowie schmalteilverklebtes Holz zur Zulassung gebracht – eine überzeugende Alternative zu Fassadenankern aus Betonstahl oder anderen Materialien.  

Robotische Fertigung im modernen Holzbau
Jochen Friedel von müllerblaustein HolzBauWerke GmbH stellte die robotische Fertigung im konstruktiven Holzbau vor. Der Traditionsbetrieb ist als Teil der Geigergruppe ein Spezialist für den Holzsystembau und mit viel Erfahrung im Elementbau und mehrgeschossigem Holzbau. Friedel präsentierte zum Beispiel den vielbeachteten und preisgekrönten BUGA-Holz-Pavillon für die Bundesgartenschau in Heilbronn, dessen Fertigung den digitalen Holzbau revolutioniert hat. Gemeinsam mit der Universität Stuttgart wurde für den automatisierten Zusammenbau und die Fräsung der individuell geformten Bauteile eine eigene Roboter-Fertigung entwickelt. 30 m Spannweite, 376 unterschiedliche Holzplattensegmente und ein Flächengewicht von niedrigen 38 kg/m² – integratives Design und robotische Vorfertigung ermöglichen ganz neue Geometrien im Holzbau. Auch größere Spannweiten sind möglich. müllerblaustein hat zudem im Rahmen des Nachhaltigkeitsgedanken ein Rückbau-Konzept entwickelt.

Robotische Fertigung präziser und integrativer Holzbauteile
Holzarchitektur eignet sich ideal, um das Potenzial digitaler Technologien zu nutzen, um ressourceneffizient zu bauen, neue architektonische Möglichkeiten zu realisieren und höhere Prozesskomplexitäten in Design und Bau zu bedienen. Nils Opgenorth vom Institute for Computational Design and Construction (ICD) der Universität Stuttgart stellte die livMatS Biomimetic Shell vor, ein Forschungsdemonstrator, der mit 127 verschiedenen Hohlkassetten, die mit Kreuzverschraubungen montiert sind und nur 27 kg/m² wiegen, eine Spannweite von 16 Metern erreicht. Die robotische Vorfertigung ermöglicht nicht nur das Design und die Produktion komplexer Geometrien. Dieverwendete 7-Achs-Roboterplattform ist mobil: „Üblicherweise befindet sich die Plattform am Large Scale Robotics Lab des Exzellenzclusters. Für die Fertigung konnte sie in einen bestehenden industriellen Kontext transferiert werden“, so Opgenorth. Die Anlage fügte sich aufgrund ihres Designs problemlos in die Fertigungsstrukturen vor Ort. Von der Augmented Reality-unterstützten Platzierung der Leuchten in den Kassetten bis zum automatisierten Klebeprozess und Anschlussdetails – der gesamte Prozess der robotischen Kassettenmontage wird kontrolliert und qualitätsüberwacht. Ein besonderes Beispiel ist hier der Ausblick auf den Neubau des IntCDC Large Scale Construction Laboratory, ein Labor für Großraumrobotik in der Baufertigung für das Exzellenzcluster IntCDC, bei dem die Universität Stuttgart selbst als Bauherrin auftritt.    

„Nicht im Elfenbeinturm forschen“: digitize wood
Julia Mederus, Leiterin von digitize wood (IntCDC) und Tzu-Ying Chen, Doctoral Researcher am Institute of Building Structures and Structural Design (ITKE) (IntCDC) stellten die Netzwerkarbeit der Plattform digitize wood vor, dazu gehören unter anderem der L´ignite Holzbau-Stammtisch Stuttgart oder die Veranstaltung von Hackathons.  digitize wood stößt Kooperationsprojekte zwischen Forschung und Industrie an und fördert dadurch den Austausch von Fachwissen und Vernetzung in der Branche. Mederus: „Es ist ganz wichtig, die Forschung in die Anwendung zu bringen, und nicht im Elfenbeinturm zu forschen.“
Herausragende Beispiele sind hier der Wangen Turm mit seinen besonderen Geometrien oder der Hybrid Flachs Pavillon aus Flachsfasern, beide zu sehen auf dem Gelände der Landesgartenschau Wangen im Allgäu im Jahr 2024. Tzu-Ying Chen: „Der Transfer von Forschung in die Praxis ermöglichte unseren Industriepartnern die Einrichtung einer eigenen Produktionsstraße für die Vorfertigung.“ Der Wangen Turm ist der weltweit erste begehbare Aussichtsturm, der gekrüm­mte großformatige Bauteile verwendet, die sich durch das Schwinden des Holzes selbst formen. Durch komplett digitalisierte Entwurfs- und Simulationsmethoden sowie Vorfertigung konnten so gekrümmte BSP-Platten für eine ressourcenef­fiziente, formaktive Holzstruktur eingesetzt werden. Das Dach des Hybrid-Flachs-Pa­villon stellt die weltweit erste Hybridkonstruktion aus Brettsperrholzplatten und Naturfaserkörpern dar: leichte, effiziente Bauteile mit hervorragender Leistungsfähigkeit. Die 20 Hybridbauteile wechseln sich mit herkömmlichen Holzelementen ab und bilden die charakteristische wellen­förmige Struktur des Daches, das die 380 m² große Ausstellungsfläche über­spannt. Ziel dieses neuartigen hybriden Bausystems ist es, einen weitläufigen stützenfreien Raum zu schaffen und gleichzeitig den Materialeinsatz zu min­imieren, indem die Synergie zwischen Holz und Naturfaserverbundstoffen ge­nutzt wird. 

Die Veranstaltung endete mit einer Führung durch das Large-Scale Construction Robotics Laboratory (LCRL) in Waiblingen. Vor Ort konnten die Teilnehmer Einblick gewinnen in die generische Robotik: Prof. Jan Knippers: „Alle Formen und Bearbeitungsschritte sind möglich – vom Sägen oder Kleben bis hin zum Bohren und Schrauben – sowohl additive als auch substraktive Bearbeitungsschritte gewähren die größtmögliche Nutzungsflexibilität.“

Fotos: proHolzBW