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Märkte: Tragende Wände aus Stein-Sandwiches

Sandwich aus dünnen Scheiben von CarbonFaserStein (CFS) mit dicker Wärmedämmung dazwischen. Rechts Kolja Kuse.(September 2009) CarbonFaserStein (CFS) nennt sich eine noch junge Technologie, die das Bauen revolutionieren könnte: Bei ihr wird wie in alten Zeiten mit Stein gebaut, allerdings nicht mit massiven Quadern (siehe August-Ausgabe von BusinessStone.com), sondern mit dünnen Scheiben. Diese Scheiben sind mit Carbonfaser beschichtet, was ihnen außergewöhnliche Eigenschaften gibt: sie sind nicht nur druckstabil wie der normale Stein, halten also von oben wirkende Lasten aus, sondern sind auch extrem flexibel gegenüber von der Seite wirkenden Kräften.

Daraus stellt die deutsche Firma TechnoCarbon Technologies als neueste Entwicklung Sandwichtafeln her. Ein solches Bauelement mit 2,70 m Höhe, also der Höhe eines Hausgeschosses, und 1 m Breite wurde in Kooperation mit der Hochschule für Technik und Wirtschaft im schweizerischen Chur getestet und zeigte, dass es mehr als 20 t Last aushält – das ist das Gewicht von drei Stockwerken.

Besonderheit beim Bauen mit solchen Sandwichtafeln ist, dass, anders als üblich, der Stein nicht als Verkleidung vor eine Betonwand vorgehängt wird, sondern als tragendes Element agiert. Unerwartete Vorteile ergeben sich gegenüber Beton: einer ist, dass die Tafeln etwa viermal leichter sind, der Aufwand zum Beispiel für den Transport zur Baustelle also viel geringer ist.

Noch vorteilhafter sind sie in Sachen Klimaschutz: sie lassen sich mit viel geringerem Energieeinsatz herstellen und sind zudem viel wirkungsvoller in Sachen Wärmedämmung.

Auch sind sie dünner als herkömmliche Betonwände, messen komplett mit Dämmung nur 24,5 cm, was wiederum einen Gewinn in Sachen Wohnfläche bedeutet. Ihr Innenleben besteht aus drei Schichten: außen auf beiden Seiten je einer Platte aus 2 cm Granit, verstärkt durch ein aufgeklebtes Netz von Carbonfasern, und dazwischen 20 cm Isolation aus Polyurethan.

Oben und unten trägt jede Tafel ein Anschlussprofil. Es würde in einem mehrgeschossigen Gebäude dafür sorgen, dass die von oben kommenden Lasten auch wirklich von den CFS-Scheiben aufgenommen und an die Scheiben untendrunter weitergeleitet werden.

Dass die hohen und dünnen Steinscheiben unter Last nich tineknicken, wird zum einen durch die Dämmung erreicht, mit der sie verklebt sind, und zum anderen durch die leichte Vorspannung, die ihnen mittels der Carbonfaser mitgegeben wird.

Wie bei einem Fertighaus werden die Leitungen für Wasser oder Strom ab Werk mit Leerrohren in den Wänden installiert. Das reduziert die Arbeitszeit auf der Baustelle.

Kostenersparnis kann auch von Seiten der Steinscheiben kommen. Eine Sandwichtafel als Außenfassade eines Hauses bräuchte nämlich nicht verputzt zu werden – schließlich besteht sie aus dekorativem Stein. Gleiches gilt für die Innenseite.

Da erfahrungsgemäß die Bewohner jedoch innen in den Wohnungen ihre Wände immer wieder umgestalten wollen, ergibt sich eine weitere interessante Möglichkeit: falls die Steinscheibe zum Beispiel tapeziert werden soll, kann man von Anfang an auch Material mit Fehlern verwenden. Für die Sandwichtafeln könnte also Abfall aus dem Zersägen von Rohblocks zum Einsatz kommen. Die Carbonfaser würde die Stabilität auch in solchen Fällen garantieren.

Mehr noch: Wenn umgekehrt die Sandwichtafeln während des Bauens und Wohnens nicht beschädigt würden, blieben sie praktisch unbegrenzt wiederverwendbar. Damit wären die Aufwändungen für das Material nicht Kosten, sondern Investitionen in die Zukunft, die beim Abriss des Gebäudes wieder hereinkommen könnten.

Da der Taupunkt in der äußeren Steinplatte liegt und viele Granitsorten frostsicher sind, würde auch in nördlichen Regionen das Klima den Sandwiches nichts anhaben.

Im Inneren eines Gebäudes könnten die natürlichen Poren des Steins für ein angenehmes Raumklima sorgen. Sie würden Luftfeuchtigkeit aufnehmen und umgekehrt auch abgeben – die Wand ohne Tapete würde ganz nebenbei als natürlicher Luftbefeuchter agieren.

Kolja Kuse, Chef von TechnoCarbon Technologies und Vater solcher und ähnlicher Anwendungsideen (siehe unten), hat im Moment vorrangig zwei Schritte im Blick. Zum einen müssen geeignete seitliche Anschlusstücke für die Sandwichtafeln entwickelt werden.

Zum anderen geht es darum, Investoren für eine Massenfertigung der Sandwichtafeln zu finden, damit die innovativen Elemente im Praxistest ihre Tauglichkeit für kostengünstiges und gleichzeitig energiesparendes Bauen nachweisen können.

TechnoCarbon Technologies

Weitere Anwendungsideen:

Auf der Messe Stone+tec in Nürnberg 2009 stellte Kolja Kuse einen Fachwerkträger vor (siehe Foto unten). Der besteht aus beidseitig mit Carbonfaser beschichteten dünnen Steinstreifen. Nach Angaben von Kuse übertrifft der Träger die statischen Eigenschaften eines Stahlträgers, ist dabei um ein Drittel leichter und braucht für die Produktion nicht die enormen Energiemengen, die Metalle in Hochofen und Walzwerk verschlingen. Die Carbonfaser kann übrigens aus Pflanzenöl hergestellt werden.

Dass man mit Hilfe der Carbonfaser millimeterdünnen Stein haltbar machen kann, wird inzwischen auch im Flugzeugbau genutzt. Die österreichische Firma List gestaltet mit solchem Stein die Böden in Jets.

Ein luxuriöser Ski der Schweizer Firma zai mit einem Innenkern aus Millimeter dünnem CarbonFaserStein (CFS) soll angenehm über die Piste gleiten, so der Hersteller.

Auch im Musikinstrumentbau wurde schon mit CFS experimentiert.

Ganz ungewöhnlich ist ein Bügelbrett aus CFS. Auf der polierten Oberfläche gleitet nicht nur das Eisen mühelos über die Wäsche. Für das Nässen der Kleidungsstücke bedient es sich der Natur des Steins, nämlich der Poren: vor dem Bügeln wird das Steinbrett mit einem feuchten Lappen abgewischt, worauf unter der Hitze die Feuchtigkeit wie bei einem Dampfbügeleisen in die Wäsche austritt.

Ebenfalls viel versprechend: Fachwerkträger aus CarbonFaserStein (CFS) anstelle von Stahl.