Rosenstein-Pavillon - Auf dem Weg zur Ressourceneffizienz durch Design

Herrn Professor Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Dr. h.c. Werner Sobek zu seinem 65. Geburtstag gewidmet
Der Rosenstein-Pavillon ist eine funktional gradierte Betonschale, die für die Sonderausstellung “baubionik - biologie beflügelt architektur” im Stuttgarter Schloss Rosenstein entworfen und gebaut wurde. Die dort präsentierten Exponate zeigen die Forschungsergebnisse des Sonderforschungsbereichs TRR 141 “Biological Design and Integrative Structures”, in dem biologische Vorbilder im Hinblick auf eine mögliche Abstraktion von Wirkprinzipien und deren Übertragung auf Objekte und Technologien des Bauwesens untersucht werden. Der Pavillon ist ein Prototyp der Implementierung eines Konstruktionsprinzips leichter, aber starker Strukturen, die anhand struktureller Biomaterialien als Inspirationsquelle für gewichtsoptimierte Tragsysteme entwickelt wurden. Im Zentrum der Forschung stand das bionische Prinzip der Strukturoptimierung durch die lokale Anpassung von mechanischen Eigenschaften an äußere und innere Gegebenheiten. In den technischen Disziplinen ist dieses Prinzip auch als funktionale Gradierung bekannt und wird in den Materialwissenschaften, der Medizin, dem Maschinenbau und dem Bauingenieurwesen in großer Breite angewendet - Voraussetzung hierfür ist die Entwicklung von Werkstoffen und Strukturen mit Eigenschaften, die lokal an statische, mechanische, physikalische oder sonstige funktionelle Anforderungen angepasst werden können.
Im vorliegenden Beitrag wird vorgeschlagen, das Prinzip der Gradierung auf den Bereich des Designs und der Architektur auszudehnen - die Material- und Energieeffizienz des Gebäudes soll als ebenso wichtig angesehen werden wie andere Entwurfsfaktoren. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die zunehmende Verknappung der natürlichen Ressourcen im Kontrast zu einer stetig wachsenden Bevölkerung von besonderer Bedeutung.

Rosenstein-Pavilion: Towards Resource Efficiency by Design
The Rosenstein-Pavilion is a functionally graded concrete shell that was designed and built for the special exhibition “Construction Bionics - Biology Inspires Architecture” at Rosenstein Palace in Stuttgart. The exhibits presented there show the research results of the Collaborative Research Centre TRR 141 “Biological Design and Integrative Structures”, in which biological models are investigated with regard to a possible abstraction of construction principles and their transfer into objects and technologies of the building industry. The pavilion is a prototype of the implementation of a construction principle of lightweight but strong structures, which were developed using structural biomaterials as a source of inspiration for weight-optimized load-bearing systems. Research focused on the bionic principle of structural optimization by locally adapting properties to external and internal conditions. In the technical disciplines, this principle is also known as functional gradation and is widely used in materials science, medicine, mechanical engineering and civil engineering: through the development of materials and structures with properties that can be adapted locally to static, mechanical, physical or other functional requirements.
The present paper proposes to extend the application of this principle to design and architecture, with the material and energy efficiency of the building being as important as other design factors. This is of paramount importance, especially in view of the increasing scarcity of natural resources in contrast to a steadily growing population.