Im Schweizer Forschungsgebäude NEST wurde Ende August das neue Gebäudemodul „STEP2“ eröffnet. In dem temporären Bauwerk werden in den nächsten Jahren nachhaltige Bauinnovationen getestet. Im Fokus stehen diesmal eine hauchdünne, schallabsorbierende Betondecke und eine digital gefertigte Betontreppe. Außerdem kamen Wandpaneele und Bodenplatten aus rezyklierten Abfallstoffen zum Einsatz – unter anderem aus Kaffeesatz.
Über das Forschungsgebäude NEST der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) haben wir bereits 2018 im BaustoffWissen-Beitrag „ Schweizer NEST: Nachhaltiges Wohnmodul “ berichtet. Das 2016 auf dem Empa-Campus in Dübendorf bei Zürich errichtete viergeschossige Bauwerk ist zu drei Vierteln als temporäres Gebäude konzipiert. Dauerhaft existiert nur das komplett verglaste Erdgeschoss.
Darüber sind drei riesige Stahlbeton -Plattformen angeordnet, die im Laufe der Zeit immer wieder neue temporäre Forschungsgebäude beherbergen. Ziel ist es, neue Technologien und Produkte aus dem Bau- und Energiebereich unter realen Bedingungen zu testen. Die Abkürzung NEST steht übrigens für „Next Evolution in Sustainable Building Technologies“. Deutsch übersetzt heißt das so viel wie: Der nächste Evolutionsschritt in der Technologie nachhaltiger Gebäude.
Multifunktionale Geschossdecke
„Es ist uns ein großes Anliegen, dass wir Lösungen entwickeln, die marktfähig sind und in der Baubranche tatsächlich eine Zukunft haben“, betont Enrico Marchesi, Innovation Manager im NEST. Das gilt natürlich auch für die neue Unit STEP2 – dem zweistöckigen Gebäudemodul, das auf der obersten Betonplattform in der Südostecke des NEST platziert wurde. Hauptpartner der Empa bei diesem Forschungsmodul sind BASF und das Züricher Architekturbüro ROK.
STEP2 enthält nach Angaben der Empa eine Reihe von Innovationen, die allesamt zum Ziel haben, den Material- und Energieverbrauch zu senken und einen kreislaufgerechten Umgang mit Ressourcen zu fördern. Beim Betreten des Gebäudes sticht zuallererst die Betondecke ins Auge, die sowohl ressourcenschonend als auch multifunktional konzipiert wurde. Die ausgesprochen dünne Rippen-Filigrandecke erlaubt Spannweiten von bis zu 14 m und eignet sich besonders für den Büro- und Hochhäuserbau. Entwickelt wurde sie vom Architekturbüro ROK zusammen mit dem Ingenieurbüro Walt-Galmarini und der Schweizer Stahlton Bauteile AG.
Was ist das Besondere an der Decke? Zum einen ihre materialsparende Herstellung, die natürlich darauf basiert, dass die Decke trotz hoher Spannweite vergleichsweise dünn ist. Mithilfe von eigens entwickelten digitalen Planungsmethoden und 3D-gedruckten Schalungen für den Beton konnten nach Empa-Angaben sowohl Materialaufwand als auch CO2-Emissionen um rund 40 % gesenkt werden – verglichen mit einer herkömmlichen Beton-Flachdecke derselben Spannweite.
Neben der Deckenfunktion übernimmt das Bauteil aber auch noch zusätzliche Aufgaben: Es enthält nämlich 3D-gedruckte Boxen, die wiederum mit einem Tonschaum von BASF zur Schallisolation gefüllt sind. Das soll für eine angenehme Raumakustik sorgen, trotz der schallharten Oberfläche der Decke. Diese dient zudem als thermische Speichermasse. Die Decke wirkt damit ausgleichend auf die Raumtemperatur und ist ein wichtiger Bestandteil des Energiekonzepts der STEP2-Unit.
Digital gefertigte Betontreppe
Ins zweite Stockwerk der Unit gelangt man über eine geschwungene Betontreppe, für deren Entwicklung und Herstellung ein Team des Lehrstuhls „Digital Building Technologies“ der ETH Zürich und das Architekturbüro ROK voll auf computergestütztes Design und 3D-Druck gesetzt haben. Die 17 Treppenstufen wurden mit einer einzigen 3D-gedruckten Schalung gefertigt, die wiederverwendbar ist und nach Angaben der Forschenden eine äußerst materialreduzierte Formgebung erlaubt.
In die Fertigung der Treppe floss zudem das Know-how mehrerer Projektpartner ein. Das Empa-Spin-offs „ re-fer “ steuerte die spezielle Vorspanntechnik des Beton-Bauelements bei. Diese basiert auf Stahlstäben, die mit einer Formgedächtnislegierung behandelt sind. In die Realisierung des auffälligen Bauteils floss zudem die Expertise der ehemaligen BASF-Tochtergesellschaft Forward AM im Bereich Material, die 3D-Schalungsdruck-Kompetenz der Heidelberger Firma New Digital Craft sowie das Know-how des Betonfertigteile-Herstellers SW Umwelttechnik und des Ingenieurbüros Walt-Galmarini ein.
Wandpaneele aus Kaffeesatz
Eindrucksvolle Ergebnisse zeigt die Unit STEP2 auch im Bereich der Oberflächenbeschichtung für Wände, Böden und Möbel. BASF entwickelte in diesem Zusammenhang gemeinsam mit weiteren Partnern echte Upcycling-Produkte aus Abfallstoffen.
Unter Einsatz einer neuen Bindemitteltechnologie gelang es beispielsweise, Wandpaneele und Bodenplatten aus rezyklierten Denim-Fasern, gebrauchten Pappbechern und Kaffeesatz herzustellen. Für den Küchenbereich wurde ebenfalls ein neues Bindemittel eingesetzt, um mit Kaffeesatz langlebige, hochwertige Möbeloberflächen herzustellen. Die Verwendung dieser sonst ungenutzten, erneuerbaren Materialien reduziert nicht nur die Nachfrage nach neuen Rohstoffen, sondern auch den Ausstoß von Treibhausgasen.
Auch für den Ausgleich sowie die thermische und akustische Isolation des Unterbodens – eine Hohlboden-Konstruktion – kamen in der neuen NEST-Unit Materialien von BASF zum Einsatz. Erstmals wurde dafür ein spritzbarer, nichtbrennbarer Tonschaum eingesetzt.
