Ein Papierbalken kann die gleiche Biegesteifigkeit haben wie einer aus Holz, Beton oder Stahl. Foto: Fachgebiet Plastisches Gestalten (TU Darmstadt)Hochhäuser wird man aus Papier so schnell nicht bauen können. Auch für das klassische Einfamilienhaus kommt das Material eher nicht in Frage. Aber mehr als bedrucken oder Flieger falten kann man mit Papier schon machen. Was genau, haben Wissenschaftler der federführenden TU Darmstadt, der Hochschule Darmstadt und der TH Mittelhessen im Projekt „BAMP! – Bauen mit Papier“ untersucht.

Ziel war es, bisher unerforschte wissenschaftliche und technische Grundlagen für die Nutzung von Papier im Bau zu schaffen und praktische Lösungsansätze zu entwickeln. Dabei lag der Anwendungsschwerpunkt auf Bauwerken für eine temporäre Nutzung zum Beispiel für den Messebau, für Notunterkünfte oder einmalige Großveranstaltungen.

Modellhaft entwickelten die Projektpartner unter anderem Stab- und Flächenelemente auf Papierbasis. So konstruierten und modellierten sie etwa einen Balken, der die gleiche Biegesteifigkeit hat wie einer aus Holz, Beton oder Stahl. In einer Machbarkeitsstudie wurde die Belastbarkeit optimierter Papierbauteile mit anderen Materialien verglichen.

Auch stabile Verbindungen sind mit Papier möglich. Foto: Fachgebiet Plastisches Gestalten (TU Darmstadt)Die Untersuchungen haben außerdem gezeigt, dass Papier ein nachhaltiger Baustoff ist. Das gilt vor allem für recyceltes Material. Bauen mit Papier weist dann bei gleichzeitiger Betrachtung von nicht erneuerbarer Primärenergie, Treibhauspotential und Rohstoffverbrauch bei weitem die besten ökologischen Werte auf.

Für das Teilprojekt an der THM war Dr. Stefan Kolling, Professor für Mechanik am Gießener Fachbereich Maschinenbau und Energietechnik, verantwortlich. Er betonte besonders die Interdisziplinarität des Vorhabens, bei dem Maschinenbauer, Architekten, Bauingenieure, Chemiker und Umweltwissenschaftler zusammenarbeiteten. Dabei bestand die Aufgabe der THM in der Entwicklung von Simulationsmethoden und eines Materialmodells für die digitale Entwicklung von Bauteilen aus Papier. Die numerische Simulation hilft, die Zahl notwendiger praktischer Versuche zu reduzieren, die bei der Erforschung und Anpassung von Werkstoffen an neue Einsatzgebiete nötig sind. Untersucht werden kann zum Beispiel, wie Materialien sich im Zeitablauf verhalten und welchen Einfluss Temperatur und Feuchtigkeit spielen. „Wir können so den Beginn von Schädigungen mit vertretbarem Rechenaufwand bezogen auf die Baugruppen- und Gesamtstruktursimulationen vorhersagen“, so der Wissenschaftliche Mitarbeiter Marcus Pfeiffer.

Das Land Hessen hat das Projekt im Rahmen der „LandesOffensive zur Entwicklung Wissenschaftlich-ökonomischer Exzellenz (Loewe)“ vier Jahre mit 4,6 Millionen Euro gefördert.