Ein Kleid aus Holz

ICD und ITKE der Universität Stuttgart
21. Oktober 2020
Urbach Turm (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)

Urbach Turm / ICD und ITKE der Universität Stuttgart / Achim Menges und Jan Knippers

Worin liegt das Besondere an dieser Bauaufgabe?

Der Urbach Turm stellt eine einzigartige Holzstruktur dar. Der Entwurf des Turms verwendet einen neuartigen Selbstformungsprozess für gebogene Holzkomponenten. Diese bahnbrechende Entwicklung stellt einen Paradigmenwechsel in der Herstellung von gekrümmtem Holz dar: von aufwendigen und energieintensiven mechanischen Umformprozessen, die schwere Maschinen erfordern, hin zu einem Prozess, bei dem der Werkstoff sich ganz von selbst formt. Diese Formänderung wird allein durch das Schwinden des Holzes bei abnehmendem Feuchtegehalt erreicht. Die Komponenten für den 14 m hohen Turm werden eben hergestellt und krümmen sich beim üblichen industriellen Trocknungsprozess von selbst in die endgültige, vorausberechnete Form. Die Technologie der selbstformenden Fertigung von Massivholzplatten eröffnet mit ihrer einfachen Anpassung an unterschiedliche Krümmungsradien neue und unerwartete architektonische Möglichkeiten für die Verwendung des nachhaltigen, erneuerbaren und regional verfügbaren Baumaterials Holz. Der Urbachturm ist das weltweit erste Bauwerk aus selbstgeformten, großformatigen Bauteilen. Es demonstriert nicht nur diesen innovativen Fertigungsansatz und die daraus resultierende neuartige Holzkonstruktion. Auch das Erlebnis von Raum und Landschaft wird durch die markante Landmarke, die den Beitrag der Stadt Urbach zur Remstal Gartenschau 2019 darstellt, intensiviert.

Fertigungsgruppen mit Lärchenfassade bei der Blumer Lehmann AG (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Fertigungsgruppen mit Lärchenfassade bei der Blumer Lehmann AG (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Welche Inspirationen liegen diesem Projekt zugrunde?

Die markante Form des Turms ist ein wahrhaft zeitgenössischer architektonischer Ausdruck des traditionellen Baumaterials Holz. Es zelebriert die natürlichen Eigenschaften des selbstgeformten Holzes in seiner elegant gewundenen Form. Die konkave Krümmung der Elemente führt auf der Außenseite des Turms zu klaren Linien und markanten Oberflächen, die durch direktes Tageslicht und die Aufhellung der Lärchenbekleidung im Laufe der Zeit noch verstärkt werden. Im Gegensatz dazu erzeugt die konvexe Krümmung im Inneren ein unerwartetes, visuelles und haptisches Materialerlebnis, da die Holzstruktur fast weich und textilartig wirkt. Der Eindruck der sanft geschwungenen Oberflächen wird durch das von oben durch das transparente Dach einfallende, indirekte Licht noch intensiviert. Gegenüber dem Eingang öffnet sich die schlanke Hülle aus Holz wie ein Vorhang und rückt so das Remstal in den Mittelpunkt.

Montage der gekrümmten CLT-Struktur vor Ort (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Montage der gekrümmten CLT-Struktur vor Ort (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Wie reagiert der Entwurf auf den Ort?

Der Urbachturm ist eine von 16 Stationen, die von einigen der renommiertesten deutschen Architekten für die Remstal Gartenschau 2019 entworfen wurden. Die Stationen sind kleine, dauerhafte Gebäude, die an die traditionellen weißen Kapellen erinnern, die auf den Feldern und Weinbergen entlang des malerischen Remstals verteilt sind. Der 14 Meter hohe Turm liegt an einem weithin sichtbaren Hang in der Mitte des Tales und ist ein markantes Wahrzeichen, das Blickbeziehungen mit mehreren Stationen herstellt. Es bietet einen Ort des Schutzes, der inneren Reflexion und zugleich des weit schweifenden Ausblicks, indem es eine beeindruckende Aussicht offenbart und die Landschaft rahmt.

Urbach Turm (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Inwiefern haben Bauherrschaft, Auftraggeber oder die späteren NutzerInnen den Entwurf beeinflusst?

Die Kuratoren der Remstal Gartenschau 2019 traten mit der Bitte um einen Beitrag zu den 16 Stationen an uns heran. Die Gartenschau wie auch die Gemeinde Urbach ließen uns im Rahmen der Budgetvorgaben völlig freie Hand und haben keinen Einfluss auf den Entwurf genommen. 

Wie hat sich das Projekt vom ersten Entwurf bis zum vollendeten Bauwerk verändert?

Von Beginn an stand die Idee eines weithin sichtbaren Turms als Landmarke. Erst im Verlauf der Planung wurden dann die gekrümmten Brettsperrholzplatten in die Konstruktion integriert. Erst durch diese Elemente hat der Turm seine charakteristische Form erhalten. 

Urbach Turm (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Urbach Turm (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Beeinflussten aktuelle energetische, konstruktive oder gestalterische Tendenzen das Projekt?

Der Ersatz zementgebundener Baustoffe durch die nachwachsende Ressource Holz ist der Schlüssel auf dem Weg zu nachhaltigeren Baukonstruktionen. Allerdings sind die Konstruktionssysteme des Holzbaus immer noch auf kleine Spannweiten und regelmäßige Raster beschränkt, so dass das architektonische Spektrum begrenzt bleibt. Der Einsatz gekrümmter Holzelemente stellt eine Möglichkeit dar, dem modernen Holzbau neue Optionen zu eröffnen. Der Urbach Turm zeigt dabei lediglich eine exemplarische Anwendung dieser Innovation. Im allgemeinen Baugeschehen könnten gekrümmte Brettsperrholzplatten bei ressourceneffizienten Gewölbedecken oder weit spannenden Tonnendächern Anwendung finden. Die Struktur des Urbachturms zeigt die Möglichkeiten einer effizienten, ökonomischen, ökologischen und ausdrucksstarken Holzarchitektur, die an der Schnittstelle von Meisterhandwerk, digitaler Innovation und wissenschaftlicher Forschung entsteht. 

Urbach Turm (Foto: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Welche speziellen Produkte oder Materialien haben zum Erfolg des vollendeten Bauwerks beigetragen?

Die bahnbrechende Entwicklung der großflächigen Selbstformung stellt einen Paradigmenwechsel im Holzbau dar. Statt aufwändiger und energieintensiver mechanischer Umformprozesse, die schwere Maschinen erfordern, verformt sich der Werkstoff hier ganz von selbst. Diese Formänderung wird nur durch das charakteristische Schwinden des Holzes bei abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt verursacht. Die gebogenen Komponenten der Turmstruktur aus Brettsperrholz (BSPH / CLT) werden als flache Paneele geplant und hergestellt, die sich während des Trocknens autonom in vorausberechnete, gekrümmte Formen biegen. Die 5,0 m x 1,2 m großen Bilayer aus Fichtenholz werden mit hoher Holzfeuchte und spezifischem Schichtaufbau hergestellt und in einem industriell standardisierten Trocknungsverfahren getrocknet. Beim Herausnehmen aus der Trockenkammer sind die Elemente präzise gekrümmt. Diese werden anschließend miteinander überlappend laminiert, um die Geometrie zu fixieren, und bilden so größere, formstabile, gekrümmte Brettsperrholz-Komponenten. Materialspezifische, computergestützte mechanische Modelle wurden entwickelt, um sowohl die Materialanordnung zu planen und als auch die Materialanordnung zu optimieren, die zur Herstellung verschiedener Krümmungstypen und Radien mit der notwendigen Genauigkeit erforderlich ist. Die Technologie der selbstformenden Fertigung von Massivholzplatten und die einfache und schnelle Anpassungsfähigkeit des Verfahrens an unterschiedliche Krümmungsradien eröffnet neue und unerwartete architektonische Möglichkeiten für dünne Schalenstrukturen unter Verwendung des nachhaltigen, erneuerbaren und regional verfügbaren Baumaterials Holz. Der Urbach Turm ist die weltweit erste Umsetzung dieser Technologie für tragende Holzbauteile im Gebäudemaßstab.

Lageplan (Zeichnung: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Grundriss (Zeichnung: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Schnitt (Zeichnung: ICD/ITKE Universität Stuttgart)
Urbach Turm 
2019 
in der Nähe von Hegnauhof (48°48′10.1″N 9°33′54.4″E
73660 Urbach 

Nutzung
Aussichtspunkt 
 
Auftragsart
Direkte Beauftragung 
 
Bauherrschaft
Gemeinde Urbach 
 
Entwurf und Planung
ICD – Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung, Universität Stuttgart
Team: Prof. Achim Menges, Dylan Wood
ITKE – Institut für Tragkonstruktionen und konstruktives Entwerfen, Universität Stuttgart
Team: Prof. Jan Knippers, Lotte Aldinger, Simon Bechert
 
Forschungspartner
Angewandte Holzforschung, Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) Schweiz & Holzbasierte Materialien, ETH Zürich (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), Schweiz
Team: Dr. Markus Rüggeberg, Philippe Grönquist, Prof. Ingo Burgert

Ausführende Firma
Blumer-Lehmann AG, Gossau, Schweiz

Abmessungen
14,20 m hohe Holzkonstruktion
4,0 m Radius unten, 3,0 m Radius oben, 1,6 m Radius Mitte
Brettsperrholz aus Fichte mit einem 10-30-10-30-30-10 Schichtaufbau
Holzfassade aus Lärche mitTitanoxid-Oberflächenbehandlung
5-Achs-CNC-gefräste Komponenten
12 einzelne vorgefertigte Komponenten, vormontiert in Bauteilgruppen aus drei Komponenten
Kreuzweise angeordnete Vollgewindeschrauben als Verbindungsdetail mit
Montageblöcken aus Holz
8 Sensoren zur Überwachung des internen WMC der Struktur
 
Gesamtkosten
k.A.

Auszeichnungen
DigitalFUTURES World Award for Best Project 2020
Archilovers Best Project 2019
 
Fotos
ICD/ITKE Universität Stuttgart 

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