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Europäischer Erfinderpreis

Heftklammern machen atemberaubende Bauwerke möglich

Die Teilchen sehen ziemlich unspektakulär aus: Metallstifte, ein bisschen wie große Heftklammern. Unspektakulär, wie gesagt. Doch was man damit anfangen kann, ist umso spektakulärer.

Ann Lambrechts hat diese "Teilchen" vor nicht einmal 20 Jahren für die Baustoff-Industrie entwickelt, einer für ihre Branche relativ kurzen Zeit. Mischt man sie in bestimmten Verhältnissen zu flüssigem Beton, entsteht ein Werkstoff mit derart herausragenden Eigenschaften, dass er in den letzten Jahren bereits von den renommiertesten Architekten der Welt bei einzigartigen Bauwerken eingesetzt wurde - und seine Erfinderin in diesem Jahr für den European Inventor Award nominiert ist, der am 19. Mai in Budapest vergeben wird.

Ihre Innovation zur Verbesserung von "Stahlfaserbeton", so heißt diese Mischung, macht Gebäude und Bauten möglich, die noch vor wenigen Jahren nur in der Phantasie kreativer Architekten existieren konnten. Dazu gehören spektakuläre Hochbauten wie die Hauptverwaltung des chinesischen Staatsfernsehens CCTV in Peking (Beijing) ebenso wie die filigranen Strukturen der zentralen Bauwerke des Oceanogràfic in Valencia. Und beim Gotthard-Basistunnel wird Stahlfaserbeton ebenso eingesetzt, wie im Eurostar-Tunnel zwischen dem Kontinent und Großbritannien.

Atemberaubende Bauwerke

Die neue Hauptverwaltung des CCTV ist vielleicht eines der kompliziertesten Gebäude, die jemals gebaut wurden: Der riesige Block erinnert an einen gigantischen, zu einer eckigen Schleife gedrehten Wolkenkratzer. Würde man diese Schleife auffalten und aufstellen, entstünde ein über 800 Meter hoher Turm. Bis zu 10 000 Mitarbeiter werden in dem Mega-Komplex arbeiten und von dort aus 250 Fernsehkanäle in das Riesenreich und in alle Welt ausstrahlen. "Das Projekt sprengt alle Grenzen. Zunächst allein die schieren Dimensionen: Sie überschreiten alles, was jeder von uns jemals gemacht hat, was unser Büro oder die meisten Menschen jemals gemacht haben. Es ist immerhin eines der größten Gebäude, das auf der Welt je gebaut wurde," begeistert sich der deutsche Architekt Ole Scheeren, der es erdacht und realisiert hat. "Das statische System wäre wahrscheinlich fünf bis zehn Jahre vor Baubeginn gar nicht realisierbar gewesen."

Eine völlig andere Anmutung als dieser Mega-Komplex haben die biomorph geschwungenen Dächer, die der spanisch-mexikanische Architekt Félix Candela für Empfangshalle und des Unterwasser-Restaurants des Oceanogràfic in Valencia entworfen hat: Im größten Aquarium Europas sind die Dachkonstruktionen filigranen Muschelschalen nachempfunden. Candela war überzeugt davon, dass die Form die Festigkeit bestimme, nicht die Masse an Material. In seinen Dachstrukturen ist der Spritzbeton an manchen Stellen nur 6 Zentimeter dünn - und trotzdem ultrafest und stabil.

Im Spritzbeton des Gotthard-Basistunnels, der nach seiner Vollendung der längste Eisenbahntunnel der Welt sein wird, ist Lambrechts' Erfindung ebenfalls eingesetzt, um die Röhre nach dem Bohren schnell, sicher und dauerhaft mit Beton auszukleiden. Und in den Eurostar-Tunneln zwischen London und dem Kontinent wurden rund 260 000 Fertigbauteile verbaut, in denen Lambrechts Erfindung enthalten ist.

Verbesserungen an gutem Material

"Beton ist grundsätzlich ein gutes Material, aber man muss es mit Stahl verstärken," erklärt Lambrechts. "Betonrippenstahl oder Bewehrungsmatten müssen vor dem Gießen installiert sein. Bei unserer Technik fügt man einfach die Stahlfasern dem Beton hinzu und bringt die Mischung in jede gewünschte Form." Ihre Stahlfasern sind gegen die Enden zu abgeflacht und speziell geformt - in etwa wie der Buchstabe "Z" -, und verhaken sich dadurch untereinander im gesamten Mix und verbessern so die Festigkeit des Betons. Im Vergleich zu früheren Lösungen erhöhen sie die Biegefestigkeit um 32 Prozent. Das spart schon beim Bau Zeit und Kosten. "Es ist uns gelungen, gegenüber der konventionellen Stahlbetonbauweise mehr als zehn Prozent der Kosten einzusparen," resümiert Hadyn Davies, der beim Bau der Kanaltunnel verantwortliche Manager.

Auch wird bei dieser neuen Technik insgesamt weniger Metall als bei konventionellen Verfahren benötigt, das beeinflusst den so genannten "ökologischen Fußabdruck" positiv. Andere Eigenschaften des Materials sorgen für Korrosionsbeständigkeit und geringe Rissbildung und somit unmittelbar für die längere Haltbarkeit. Sicherlich auch gute Gründe dafür, warum inzwischen ein Drittel aller Industrieböden so hergestellt werden.

Die vielen Vorteile des neuen Werkstoffs haben sich auch bei der EU-Kommission herumgesprochen, die im Rahmen ihres "Siebten Rahmenprogramms für Forschung und Technische Entwicklung" (RP7) das Projekt "TailorCrete" fördert. Das hat sich zum Ziel gesetzt, den Übergang von der "heutigen rechtwinkligen Monotonie, die das europäische Landschaftsbild prägt" hin zu "einzigartigen Betonbauwerken" zu gestalten - und das ohne teure oder arbeitsintensive Handarbeit.

Patent-Boom

Ann Lambrechts hat mit ihrer Erfindung einen kleinen Boom ausgelöst. Nicht nur, dass Bekaert, das Unternehmen, für das sie arbeitet, inzwischen weltweit Marktführer ist, sondern auch die Zahl weiterer Entwicklungen, Erfindungen und Patentanmeldungen ist im Bereich Betonarmierung sprunghaft angestiegen. Diese beschäftigen sich nicht nur mit Materialien, sondern auch mit der Verarbeitung des neuen Werkstoffs. Zwischen 1970 und 1990 betrug der Anteil von Patenten, die sich insgesamt mit Armierung durch Metallteile (IPC Klasse E04C5/01) beschäftigten weniger als 10 Prozent. Im Jahr 2007 erreichten sie dann einen vorläufigen Höhepunkt von 29 Prozent.

2010 investierte Bekaert, die auch die weltweite Führerschaft in Patenten in diesem Bereich innehaben, rund 79 Millionen Euro (rund 2,4 Prozent des Umsatzes) in Forschung und Entwicklung. Gegenüber 2009 bedeutete das eine Steigerung um 25 Prozent, und es ist gut möglich, dass in diesem Jahr die 100-Millionen-Euro-Grenze überschritten werden wird. Ann Lambrechts leitet inzwischen die Forschungsabteilung und ist vom Wert von Patenten überzeugt: "Durch den Schutz einer Erfindung schützt man auch die Zukunft. Wenn man Marktführer sein und bleiben will, muss man kontinuierlich in neue Verfahren und Produkte investieren."]