Zeitung Heute : Dünn wie ein Haar, stärker als Stahl

Nur Millimeter dick sind Lamellen aus Carbonfasern, die Autos tragen können

Heiko Schwarzburger

Auf den ersten Blick unscheinbar und doch etwas Besonderes, eine Weltneuheit: In der Peter-Behrens-Halle der TU-Bauingenieure auf dem früheren AEG-Gelände an der Gustav-Meyer-Allee steht eine zierliche Brücke, nur 13 Meter lang. Sie besteht aus schmalen, schwarzen Bändern, kaum dicker als ein Millimeter. Schwere Betonteile ruhen darauf. „Die schwarzen Bänder sind carbonverstärkter Kunststoff“, erklärt Mike Schlaich, Experte für weit spannende Brücken und Professor an der TU. „Dieses Material stammt aus der Formel Eins und der Luftfahrt, beispielsweise werden Teile des Airbus A380 daraus hergestellt. Wir übertragen es nun auf den Brückenbau, denn die Carbonfasern sind sehr leicht und extrem fest.“

Achim Bleicher, Projektleiter des Forschungsvorhabens und Doktorand bei Mike Schlaich erklärt die Details: „Jedes dieser Bänder setzt sich aus zehn Lamellen zusammen. Jede Lamelle ist ein Zehntel Millimeter dünn und 50 Millimeter breit. 1,5 Tonnen Last, also einen VW Golf, kann so eine Lamelle tragen.“

Carbon steht für Kohlenstoff. Die Lamellen wiegen nur ein Fünftel des Gewichts von herkömmlichem Baustahl, können aber zehnmal mehr Kräfte aufnehmen. Die Fasern sind in Polyamid eingebettet. Weil sie so leicht und so stark sind, bieten sie Alternativen zu Stahlseilen oder Bändern aus Stahlblech.

Bisher wird Kohlefaser in der Baubranche nur eingesetzt, um marode Stahlbetonträger zu verstärken. Als Ersatz für Stahlbleche im Brückenbau eröffnen die Carbonfasern völlig neue Dimensionen. Denn die schweren Stahlbänder begrenzten bisher die technisch machbare Spannweite beispielsweise von Hängebrücken. „Bei der Akashi-Kaikyo-Brücke in Japan etwa wird das Eigengewicht des Hauptseils langsam zum Problem, denn es ist zu einem beträchtlichen Teil damit beschäftigt, sich selbst zu tragen“, sagt Schlaich. Die weltgrößte Hängebrücke wurde 1998 errichtet und spannt 1991 Meter weit über das Meer. Beim ehrgeizigen Brückenprojekt über die Straße von Messina, bei dem italienische Ingenieure mehr als drei Kilometer überbrücken wollten, hätten sich diese Probleme sogar noch verschärft.

Schlaich gilt in seiner Branche als ambitionierter „Luftikus“, denn seine Konstruktionen vereinen große Spannweiten mit ästhetischer Eleganz und filigraner Raffinesse.

Carbonfasern, meint er, könnten auch bei Stadien zum Einsatz kommen, um die Dächer zu tragen. Das Dach des Berliner Olympiastadions muss rund 300 Meter überbrücken und erhebliche Lasten aushalten: Wind, Regen oder Schnee. Derzeit arbeitet das Büro Schlaich, Bergermann und Partner mit dem renommierten Architekturbüro Gerkan, Marg und Partner an Dächern der Stadien für die Fußballweltmeisterschaft in Südafrika.

Gerkan und das Team von Schlaich hatten in Berlin zum Beispiel den neuen Hauptbahnhof geplant, der durch luftige Höhen und weite Glasdächer besticht. Nicht nur bei dieser Konstruktion, auch beim Münchner Olympiastadion, beim Ringseildach über der altehrwürdigen Stierkampfarena im spanischen Saragossa oder dem Dach über dem Lichthof des Deutschen Historischen Museums in Berlin gelangen dem Büro viel beachtete Entwürfe. Solche Dächer sind mittlerweile zu einem echten Exportschlager geworden.

Doch Schlaich denkt nicht nur an Bauwerke, er hat vor allem die Studenten im Blick, die nächste Generation von Bauingenieuren. „Wenn man bedenkt, wie viele neue Werkstoffe mittlerweile im Bauwesen verwendet werden, dann ist die klassische Ausrichtung der Lehre nur auf die Materialien Beton, Stahl und Holz zu einem Anachronismus geworden“, kritisiert er. „Wenn wir Experten auf dem Stand der Technik ausbilden wollen, dann müssen wir sie im Studium mit neuen Baustoffen wie den Carbonfasern, beschichteten Glasfasern, Textilien oder Folien aus Kunststoff bekannt machen.“

Der Bauingenieur lehrt und forscht erst seit zwei Jahren an der TU, doch seine Arbeitsgruppe ist schon auf zehn Mitarbeiter angewachsen. Vor allem ausländische Wissenschaftler wollen bei ihm lernen. Gemeinsam mit den Kollegen des Instituts für Bauingenieurwesen hat er die Ausbildung der Studenten umgekrempelt. Nun lehrt er das Entwerfen und Konstruieren über die herkömmlichen Grenzen der Werkstoffe hinweg. „Kein Bauherr bestellt eine Betonbrücke oder ein Stahlskeletthochhaus. Er möchte ein Bauwerk, das schön, wirtschaftlich und dauerhaft ist“, sagt er.

Es sei die Kunst des Ingenieurs, in seinem Arbeitsprozess des Entwerfens und Konstruierens, für ein Bauwerk die passende Werkstoffkombination und die materialgerechte Konstruktion zu finden. „Das muss gelehrt und gelernt werden“, sagt er. „Nur ein Ingenieur, der mit allen Materialien vertraut ist, wagt den kreativen Akt, ein weit gespanntes Dach zu entwerfen.“

Technisches Wissen im Überblick und im Detail sowie selbstbewusste, kühne Entwürfe, das will Schlaich seinen Studenten vermitteln. Denn bisher litten die Bauingenieure unter dem Image, eine verstaubte Klientel zu sein, die kaum mehr beherrscht als die Grundgesetze der Statik.

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