Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Tensegrity-Bauwerke - Stabile Konstruktionen aus Seilen und Stäben

22.02.2011
Auf dem Weg dorthin haben Wissenschaftler des Fachgebiets Baumechanik/Baudynamik der Universität Kassel jetzt einen gewaltigen Schritt nach vorn getan: Sie haben einen „Baukasten“ für diese so genannten Tensegrity-Bauwerke zusammengestellt, einen vier Meter hohen Prototyp für einen Messestand gebaut und die von ihnen entwickelte Anschluss- und Vorspanntechnik, die so genannten Knoten, für die Konstruktionselemente zum Patent angemeldet.

Für Gebilde aus Stäben oder Röhren, die nur mit gespannten Seilen in einer geometrischen Struktur verbunden sind, sich aber dennoch selbst tragen und sogar Belastungen aushalten können, hat der US-Amerikanische Architekt Richard Buckminster Fuller Ende der 1950er-Jahre den Begriff Tensegrity geschaffen.


Er beschreibt eine Struktur, die sich lediglich durch das Zusammenspiel von Zug und Druck zwischen den Bauelementen selbst trägt. Stäbe oder Röhren sind dabei die Druckelemente, die ausschließlich mit Zugelementen in Verbindung stehen. Die Zugkraft der sie verbindenden Seile sorgt für Stabilität, ähnlich wie beim Stab eines Zeltes, das mit Seilen gespannt wird. In der Form des Drachens ist dieses Prinzip von Druck und Zug aufs Einfachste realisiert. Solche Konstruktionen benötigen weniger Material als herkömmliche Bauwerke und könnten theoretisch schnell wieder demontiert, „zusammengefaltet“ und an anderer Stelle neu aufgebaut werden.

Dennoch habe sich dieses Konstruktionsprinzip in der Baupraxis bisher nicht durchsetzen können, sagt Professor Dr.-Ing. Detlef Kuhl, Leiter des Fachgebiets. Zwar sei die Tensegrity-Struktur beispielsweise in der Kuppel der olympischen Gymnastikarena in Seoul (Süd-Korea) oder dem Georgia-Dom von Atlanta (USA) verwandt worden. Doch benötigten diese Bauten allesamt einen umlaufenden Druckring als Hilfsmittel, um die Konstruktion stabil zu halten. Reine Tensegrity-Formen fänden sich vorwiegend in der Welt der Kunst, erklärt der Wissenschaftler. Diese Strukturen seien zu weich und böten zu wenig Volumen, um eine Funktion als Bauwerk zu erfüllen.

Eine solche stabile Konstruktion ist aber dem Professor und seinem Mitarbeiterteam gelungen: Kuhl und sein Doktorand Sönke Carstens haben für die Firma EuroRope (ERS), einem Spezialisten für Befestigungssysteme im hessischen Lampertheim einen Messestand entworfen und gebaut, ein kugelförmiges Gebilde aus Stahlseilen und Stahlrohren auf der Basis eines Dodekaeders, der seine Feuertaufe bereits bestanden hat. Die Firma hat dafür die Forschung der Kasseler Wissenschaftler gesponsert.

Kuhl hat dabei einen Schwachpunkt der Tensegrity-Konstruktionen beseitigen können: Ihre Stabilität und ihre Eignung für einen bestimmten Verwendungszweck hängt entscheidend von der richtigen Vorspannung der Stahlseile und ihrem perfekten Anschluss an die druckfesten Metallstäbe ab. Dafür wurden bisher zumeist ästhetisch wenig ansprechende Spannschlösser verwandt. Die Kasseler Wissenschaftler haben die Aufnahme, die Kupplung und die Spanneinrichtung für die insgesamt sechs Zug- und Verbindungsseile als Zylinder in die Stäbe integriert. Sie bleiben unsichtbar. Die Spannung der einzelnen Seile lässt sich individuell einstellen und jederzeit verändern, je nachdem, welche Art von Belastungen die Konstruktion aushalten soll. Für dieses System läuft das Patentierungsverfahren.

Für die Konstruktion der Tensegrity-Strukturen und der Analyse ihrer Statik, Dynamik und optimalen Form haben die Kasseler Forscher numerische Verfahren und Simulationsprogramme entwickelt. Doch am Anfang steht das Experimentieren mit verschiedenen geometrischen Formen – häufig auf der Basis von Tetraedern -, um die optimale Stabilität für den gewünschten Zweck zu erreichen. „Die Generierung geeigneter Stab-Seil Kombinationen ist noch ein kreatives Abenteuer“, sagt Professor Kuhl. Die Forscher arbeiten aber schon daran, dass der Computer sie auch bei diesem Teil der Arbeit unterstützt.

Die Patentvermarktungsagentur GINo hat die neuartige Verbindungstechnik für Tensegrity-Strukturen vergangenes Jahr zum deutschlandweiten Patent angemeldet. Der Ingenieur Frank Lehmann von GINo rechnet damit, dass es in etwa einem Jahr endgültig erteilt wird.

Die Kasseler Wissenschaftler bereiten schon das nächste Projekt vor. Die Bauphysiker und Baumechaniker, die noch weitere Industriepartner für ihre Forschung suchen, sollen für die Firma ERS eine Brücke zwischen zwei Bürogebäuden errichten. Die Vision Kuhls geht noch weit über dieses Projekt hinaus. Es sei sein Traum, sagt der Wissenschaftler, einmal eine tensegre Brücke über die Fulda zu bauen. Da könnte er sogar zum Zuge kommen. Denn der Bau einer weiteren Fußgänger- und Radwegbrücke in Kassel über den Fluss ist schon länger im Gespräch. Er scheiterte bisher nur am fehlenden Geld.

Info
Prof. Dr.-Ing. Detlef Kuhl
Universität Kassel
FB 14 Fachgebiet Baumechanik/Baudynamik
Telefon: 0561/804-1815
E-Mail: kuhl@uni-kassel.de

Christine Mandel | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-kassel.de

Weitere Berichte zu: Bauwerk ERS Röhre Stäbe Tensegrity-Bauwerke Tensegrity-Struktur

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht EU-Forschungsprojekt INNOVIP: Neue Technologien für langlebige und kostengünstige Vakuumdämmplatten
22.02.2017 | Bayerische Forschungsallianz GmbH

nachricht Modernes Architektenhaus mit landestypischen Design-Elementen
15.02.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wie Proteine Zellmembranen verformen

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor Oliver Daumke vom MDC erforscht. Er und sein Team haben nun aufgeklärt, wie sich diese Proteine auf der Oberfläche von Zellen zusammenlagern und dadurch deren Außenhaut verformen.

Zellen schnüren regelmäßig kleine Bläschen von ihrer Außenhaut ab und nehmen sie in ihr Inneres auf. Daran sind die EHD-Proteine beteiligt, die Professor...

Im Focus: Safe glide at total engine failure with ELA-inside

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded after a glide flight with an Airbus A320 in ditching on the Hudson River. All 155 people on board were saved.

On January 15, 2009, Chesley B. Sullenberger was celebrated world-wide: after the two engines had failed due to bird strike, he and his flight crew succeeded...

Im Focus: „Vernetzte Autonome Systeme“ von acatech und DFKI auf der CeBIT

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) in Kooperation mit der Deutschen Messe AG vernetzte Autonome Systeme. In Halle 12 am Stand B 63 erwarten die Besucherinnen und Besucher unter anderem Roboter, die Hand in Hand mit Menschen zusammenarbeiten oder die selbstständig gefährliche Umgebungen erkunden.

Auf der IT-Messe CeBIT vom 20. bis 24. März präsentieren acatech – Deutsche Akademie der Technikwissenschaften und das Deutsche Forschungszentrum für...

Im Focus: Kühler Zwerg und die sieben Planeten

Erdgroße Planeten mit gemäßigtem Klima in System mit ungewöhnlich vielen Planeten entdeckt

In einer Entfernung von nur 40 Lichtjahren haben Astronomen ein System aus sieben erdgroßen Planeten entdeckt. Alle Planeten wurden unter Verwendung von boden-...

Im Focus: Mehr Sicherheit für Flugzeuge

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem totalen Triebwerksausfall zum Einsatz kommt, um den Piloten ein sicheres Gleiten zu einem Notlandeplatz zu ermöglichen, und ein Assistenzsystem für Segelflieger, das ihnen das Erreichen größerer Höhen erleichtert. Präsentiert werden sie von Prof. Dr.-Ing. Wolfram Schiffmann auf der Internationalen Fachmesse für Allgemeine Luftfahrt AERO vom 5. bis 8. April in Friedrichshafen.

Zwei Entwicklungen am Lehrgebiet Rechnerarchitektur der FernUniversität in Hagen können das Fliegen sicherer machen: ein Flugassistenzsystem, das bei einem...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Poseidon goes Politics – Wer oder was regiert die Ozeane?

27.02.2017 | Veranstaltungen

Fachtagung Rapid Prototyping 2017 – Innovationen in Entwicklung und Produktion

27.02.2017 | Veranstaltungen

Aufbruch: Forschungsmethoden in einer personalisierten Medizin

24.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Herz-Untersuchung: Kontrastmittel sparen mit dem Mini-Teilchenbeschleuniger

27.02.2017 | Medizintechnik

Neue Maßstäbe für eine bessere Wasserqualität in Europa

27.02.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wenn der Schmerz keine Worte findet - Künstliche Intelligenz zur automatisierten Schmerzerkennung

27.02.2017 | Medizintechnik