PKD
Papier Konstruktion und Design

Bauen mit Papier

Die Arbeitsgruppe „Papier Konstruktion und Design“ von ISM+D befasst sich mit fundamentaler Recherche zu innovativen Gebäudekonstruktionen aus papierbasierten Materialien. Die Gruppe besteht aus Ingenieuren, Architekten, Designern und Doktoranden. Das Hauptziel der Recherche ist die Entwicklung von Bauteilen aus Papier mit der Absicht ressourcenschonende Konstruktionsmöglichkeiten zu fördern. Zu diesem Zweck werden experimentelle und numerische Analysen des mechanischen Verhaltens und Tragverhaltens gemacht und die bauphysikalischen Eigenschaften der papierbasierten Komponenten getestet. Zusätzlich werden Aspekte wie die Zirkularität untersucht und in die Entwicklung integriert. Das Gruppen Portfolio ist mit der Untersuchung der Dauerhaftigkeit von papierbasierten Strukturen, unter echten Wetterbedingungen, abgeschlossen.

Werkstoff Papier

Papier als Ersatzmaterial bietet ein hervorragendes Potenzial für umweltfreundlicheres und damit nachhaltigeres Bauen. Es ist ein leichtes Material, bei dem die Fasern – im Gegensatz zu Holz – angeordnet und funktionalisiert werden können. Die Herstellung von Papier kann mittlerweile als hocheffizient und optimiert angesehen werden. Bislang wird es im Baubereich nur in einfachen Anwendungen eingesetzt. Bauteile und Fassadenbausysteme sollten weiter erforscht werden mit dem Ziel, innovative Lösungen für die Zukunft zu finden.

Es ist allgemein bekannt, dass zukünftige Generationen auf den Verbrauch von erneuerbaren Ressourcen angewiesen sein werden. Der Bausektor kann nicht nur zur Reduzierung des Verbrauchs natürlicher Ressourcen beitragen, sondern auch zum Recyclingprozess. Um dies an einem Beispiel zu verdeutlichen: Zum einen erfordert die Beheizung von Gebäuden erhebliche Mengen an Energie und zum anderen führen Baustoffe wie Beton oder Styropor zu hohen CO2-Emissionen und Umweltbelastungen. Aufgrund des weltweiten Bevölkerungswachstums werden die mineralischen Baustoffe den Bedarf an Wohnraum hinsichtlich des Energiebedarfs und der Verfügbarkeit auf Dauer nicht mehr decken können.

Dr. Nadja Bishara,
Nachwuchsgruppenleiter Bauen mit Papier

Neben konstruktiven Machbarkeitsstudien widmen wir uns experimentellen und numerischen Analysen zum Tragverhalten und zu bauphysikalischen Parametern von Bauteilen aus Papier.

Papier stellt für den Bausektor ein neuartiges Material dar, für welches bisher keine definierten und genormten Techniken zur Anwendung als Baumaterial existieren. Papier ist ein kostengünstiges Baumaterial und fördert somit das “bezahlbare Bauen”. Darüber hinaus tragen temporäre Papierkonstruktionen zur Bewältigung des demografischen Wandels, mittels kreislaufgerechter temporärer Baukonstruktion, bei. Dies kann beispielsweise durch das Schließen temporärer Baulücken, die Erweiterung von Gebäuden, also die Schaffung temporären Wohnraums oder auch temporärer Arbeitsplätze, erfolgen. Zur Bestimmung der Dauerhaftigkeit von Papierkonstruktionen ist vor allem der Einfluss von verschiedenen Luftfeuchtigkeiten und Temperaturen entscheidend.

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Auf dem Markt für Außenwandsysteme ist eine breite Palette von Lösungen verfügbar. Im Allgemeinen handelt es sich um monolithische, geschichtete und skelettartige Konstruktionen. Die in der Regel verwendeten Baustoffe umfassen mineralische, metallische, erdöl- und holzbasierte Materialien, die zu einem Außenwandsystem kombiniert werden können. Die Herstellung rein mineralischer Systeme ist mit einem großen CO2-Fußabdruck verbunden. Bei den momentan genutzten Systemen in der Bauindustrie gestaltet sich eine sortenreine Trennung der Verbund- und Schichtkonstruktionen oft als schwierig, was insbesondere unter Recyclinggesichtspunkten problematisch ist. Die Verwendung von Papierbaustoffen für Außenwände ist ein sehr neuer Anwendungsbereich. Das Projekt zielt auf den Markt des individuellen Hausbaus, insbesondere in Fertigbauweise, durch die Entwicklung funktioneller Konstruktionssysteme aus Papier, ab. Die Verwendung von Papier reagiert auf die wachsenden Bedeutung von recycelbaren und vorgefertigten Bauprodukten für den Einsatz in Außenwänden.

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Tiny House auf Papierbasis

Die angespannte Lage auf dem Wohnungsmarkt sowie Umweltbelange führen zu einer steigenden Nachfrage nach kosteneffizientem und nachhaltigem Bauen. In Deutschland droht bis 2023 ein Mangel an 700.000 Wohnungen, der durch steigende Miet- und Rohstoffpreise noch verschärft wird. Tiny Houses aus Papier könnten einen Beitrag zur Behebung der Wohnungsknappheit und der steigenden Immobilienpreise leisten, da sie flexibel, schnell und kostengünstig sind. Die Tiny-House-Bewegung hat ihren Ursprung in den USA und erfreut sich auch auf dem europäischen Markt großer Beliebtheit. Sie bietet erschwinglichen, temporären Wohnraum für Berufstätige, Studenten und Flüchtlinge sowie alternative Wohnmöglichkeiten.

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Lehrbuch mit Grundlagen aus Forschung und Praxis

Das natürliche Material Papier ist derzeit Gegenstand der Forschung und Erprobung in der Baupraxis. Es ist kostengünstig herstellbar, besteht aus nachwachsendem Rohstoff und ist vollkommen rezyklierbar. Der Schwerpunkt der Verwendung liegt dabei auf der temporären Nutzung, etwa in Übergangsbauten für Schulen, Notunterkünfte oder „Microhomes". Richtig vor Nässe und Feuer geschützt, erweist sich das Material als fest und haltbar. Und auch der architektonische Anspruch kommt dabei keineswegs zu kurz, wie Beispiele von Pritzker-Preisträger Shigeru Ban zeigen: die Grundschule Chengdu, die Paper Concert Hall in Aquila oder die Cardboard Cathedral in Christchurch waren jeweils ein Zeichen der Hoffnung nach verheerenden Erdbeben. Die Einführung erklärt die Grundlagen des Bauens mit Papier und zeigt spannende Anwendungen.

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Leitung

  Name Kontakt
Prof. Dr.-Ing. Michael Kraus
Fachgebiet Baustatik
+49 6151 16-23013
L5|06 620
Prof. Dr. Nadja Bishara
Paper Construction and Design

Team

  Name Kontakt
Inés Burdiles M.Sc.
Paper Construction and Design
+49 6151 16-23017
L5|06 416
Naomi Bosse
Naomi Bosse M.Sc.
Paper Construction and Design
+49 6151 16-23017
L5|06 416