Paviljoen uit naald en draad

En ook in de individuele elementen zelf is naaidraad ingezet, verwerkt door een KUKA-robotarm en een industriële naaimachine. Professor Dr. Jan Knippers van het ITKE: “Textiele verbindingsmethoden in houtbouw maken extreem lichte en goed functionerende houten schaalconstructies mogelijk.”

Paviljoens, Pieter Stoutjesdijk van ECOnnect noemde het ooit veredelde bushokjes, exercities in esthetiek, uitstekend geschikt om ergens aan de rand van een straat eloquent te staan wezen. Wie het nieuwste ITKE-paviljoen bekijkt, zal misschien hetzelfde denken: mooi, maar wat moeten we ermee? Knippers, verbonden aan het instituut dat al enige jaren met hulp van robots verrassende paviljoenen realiseert, ziet dat anders. Volgens hem is het paviljoen dat zijn studenten in april 2016 opbouwden op het universiteitsterrein in Stuttgart het allereerste waarin houten elementen op architectonische schaal industrieel zijn vernaaid. “Bijzonder, en relevant voor de bouw, is dat dit een structuur is zonder metalen verbindingen,” aldus Knippers. “Het paviljoen heeft geen knopen uit staal. Daarnaast is hier met dunne platen een grote overspanning gerealiseerd en is de buiging van het paviljoen als geheel ontstaan uit de geometrie van de 151 individuele elementen.” Het ontbreken van metalen bevestigingsmiddelen zorgt voor een bescheiden structureel gewicht van 7,85 kg per vierkante meter.

KUKA-arm en handwerk

In het paviljoen van Knippers komen op curieuze manier hypermoderne digitale fabricage, vertrouwde industriële techniek en noest handwerk samen. Knippers' Instituut voor draagconstructies en constructief ontwerpen (ITKE) bedacht en bouwde het onderzoekspaviljoen aan de Keplerstraat in Stuttgart onder andere samen met het Instituut voor computerdesign ICD. Zij ontwierpen en fabriceerden de 151 bouwstenen van het 11,5 x 9,5 meter grote paviljoen met een KUKA-robotarm, aangestuurd door speciaal voor dit paviljoen geschreven software. Die 151 elementen bestaan uit gelamineerd beuken en variëren in diameter van een halve tot anderhalve meter. Met vingerverbindingen werden de 151 elementen in april 2016 gemonteerd tot een stijve dubbelgekromde schaalconstructie en met stevige draad, die studenten gebruikten om alle elementen ook nog eens handmatig aan elkaar te koppelen.

Vlinderdasvormige platen

De individuele elementen werden door een KUKA-robotarm en een stationaire industriële naaimachine stuk voor stuk samengesteld uit drie vlinderdasvormige beuken platen. Knippers: “Om de anisotropie van het hout te benutten, werden deze stroken op maat gelamineerd, zodat de looprichting en de dikte overeenkomt met de stijfheid en de buiging die verlangd werd voor de verschillende radiussen van de 151 elementen. De gebogen vorm van de delen wordt vastgehouden door ze industrieel te naaien.”

De drie platen zijn onderling dus niet verlijmd, meldt Knippers: “Voor verlijmen zouden de delen urenlang in de pers moeten.” Bij het naaien van de beuken delen bewoog de robot de voorgevormde elementen door de naaimachine en bevestigde met draad ook het witte, met PVC bedekt polyester vezelmembraan aan de randen van alle elementen, voorzien van gaten voor de draad waarmee Knippers' studenten de segmenten in situ handmatig verbonden.

Organische vezelverbindingen

Inspiratiebron voor het bouwen met draad in Stuttgart: de onderwaterwereld. Voor de constructie van het paviljoen keek het ITKE – en dat niet voor het eerst – naar voorbeelden uit de natuur. Knippers en zijn team knoopten banden aan met het Instituut voor evolutie en ecologie van de Universiteit van Tübingen en bestudeerde gezamenlijk de structuur van zee-egels en zanddollars. Knippers: “Zanddollars en zee-egels hebben een skelet met een dubbele schaal die bestaat uit modulaire elementen, verbonden met vingerverbindingen. Daarnaast heeft de zanddollar organische vezelverbindingen die waarschijnlijk helpen om de integriteit van de schaalstructuur in groeifases te borgen.” De combinatie van vinger- en vezelverbindingen in zanddollars vond in het paviljoen zijn weg in de mix van houten vingers en draad voor de knopen van het tijdelijke gebouw. Knippers: “Textiele verbindingsmethoden in houtbouw maken extreem lichte en goed presterende houten schaalconstructies mogelijk.”

Dit artikel is verschenen in de Innovatiecatalogus 2017. De Innovatiecatalogus is te downloaden in onze bibliotheek.

Liever een fysiek exemplaar? Bestel het nummer dan los na door contact op te nemen met onze klantenservice via: klantenservice@acquirepublishing.nl

Auteur: Hans Fuchs