Praxisbeispiel

LogDesignBuild Suhl. Schwachholz in der didaktisch-digitalen Kette Forst-Gestaltung-Bau

Lehrende
Prof. Frank Bauer
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Das Projekt LogDesignBuild Suhl erprobt im Rahmen einer interdisziplinären Lehrkooperation zwischen der Fachhochschule Erfurt und der Bauhaus-Universität Weimar den Einsatz digitaler Methoden in der Architektur sowie die praktische Anwendung von Schwachholz (Kiefer). Dabei kommen digitale Technologien entlang der gesamten Prozesskette zum Einsatz – von der robotergestützten Bestandserfassung und Holzernte über Simulation und digitale Vorfertigung bis hin zur AR-gestützten Montage. Das Projekt integriert innovative Medien, Lehrformate und emergente Technologien in die Curricula beider Hochschulen. Im Mittelpunkt steht die Entwicklung und Realisierung einer biegeelastischen Gitterschale als Demonstrator für neue Ansätze im Schwachholzbau. Die experimentelle Umsetzung schafft nicht nur neue technologische Erkenntnisse, sondern dient zugleich als didaktischer Impuls für die regionale Bildungslandschaft.

 

Herausforderung in der Lehre

Studierenden fehlt bislang häufig eine fachübergreifende Perspektive auf die sinnvolle Nutzung von Restholzbeständen für lokale, wertschöpfende Anwendungen. Die Lehre an Architektur- und Gestaltungsfakultäten behandelt Fragen von Rohstoffgewinnung, Entwurf und Bau meist getrennt voneinander. Studierenden fehlen so integrierte Kompetenzen, um den gesamten Prozess – von der Waldbestandserfassung über die digitale Planung bis zur realen Umsetzung – als zusammenhängende Kette zu erfahren. Hinzu kommt, dass Durchforstungsholz trotz ingenieursmäßiger Vorteile in der Baupraxis kaum Verwendung findet und meist nur thermisch verwertet oder als Holzfaser weiterverwendet wird. Es braucht daher neue didaktische Formate, die diese Disziplingrenzen aufbrechen und den Umgang mit Schwachholz als praxisnahe, klimarelevante Ressource vermitteln, um Studierende auf die Innovation nachhaltiger Wertschöpfungsketten im Bauwesen vorzubereiten.

 

 

Ziele Ihres Praxisbeispiels

LogDesignBuild Suhl verfolgt das Ziel, eine durchgängige didaktisch-digitale Kette von der Rohstoffgewinnung bis zur Montage zu erproben und in die Lehre zu integrieren. Im Zentrum steht die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Forstwissenschaft, Gestaltung sowie Bau, um Studierenden fabrikationsbezogene Erkenntnisse zum Zusammenhang von Konstruktion, Montage und Materialverhalten zu vermitteln. Gleichzeitig soll die gestalterische Erprobung von Raum, Form und Statik mit hybriden und digitalen Werkzeugen erlaubt werden. Das hochschulübergreifende Reallabor wirkt zudem als Inkubator für nachhaltigen, digitalen Holzbau und als Ausgangspunkt für eine regionale Wertschöpfungskette Holz.
Individuelle Ziele der Kooperationspartner:innen liegen ferner auf der Vertiefung hybrider Fabrikationsmethoden sowie auf der Entwicklung AR-gestützter Montageverfahren und der Modellierung digitaler Bauprozesse.

Voraussetzungen für die Umsetzung

Die Umsetzung von LogDesignBuild Suhl kann sich auf bereits vorhandene Vorarbeiten und Infrastrukturen beider Partnerhochschulen stützen. Studentische Vorarbeiten im Bereich LogDesignBuild-Projekte sowie zur Restholzerfassung und -fertigung bilden die konzeptionelle und methodische Grundlage des Vorhabens. Für die Umsetzung des 6×6 m großen Hypar-Gitterschalen-Demonstrators in Suhl-Nord stehen an den Partnerhochschulen zudem die erforderlichen personellen, materiellen und infrastrukturellen Voraussetzungen bereit – zu nennen sind hier insbesondere eine mobile Werkstatt, eine robotische Fräsanlage sowie ein AR-Headset mit entsprechender Software. Die curriculare Verankerung erfolgt über bestehende Lehrveranstaltungen an FHE und BUW, sodass eine unmittelbare Einbindung in laufende Studienangebote möglich ist.

Vorgehensweise

Die Umsetzung erfolgte in drei aufeinander abgestimmten Seminaren an beiden Partnerhochschulen und folgt einer durchgängigen digital-materiellen Prozesskette vom Wald bis zum Bauwerk.

In der ersten Phase steht die Vorentwurfsentwicklung im Zentrum: In einem seminarinternen, kompetitiven Prozess erarbeiten die Studierenden in Gruppen iterative Entwürfe, die im weiteren Verlauf gemeinsam diskutiert und weiterentwickelt werden. Aus diesen Vorschlägen wird ein Siegerprojekt ausgewählt, das anschließend gemeinschaftlich weiter detailliert und für die Umsetzung ausgearbeitet wird.

In der teils parallel verlaufenden zweiten Phase steht die digitale Bestandserfassung im Wald im Vordergrund: Geeignete Schwachholzstämme werden hinsichtlich Geometrie, Krümmung und Durchmesser identifiziert – unterstützt durch AR-gestützte Auswahlverfahren, die digitale 1:1-Modelle direkt im Waldbestand einblenden und damit an historische, schablonenbasierte Verfahren der Holzauswahl anknüpfen. Alle verwendeten Stämme weisen Stammdurchmesser unter 15 cm auf und hätten in der herkömmlichen Bauindustrie keine konstruktive Verwendung gefunden. Die ausgewählten Stämme werden lokal geerntet, manuell entrindet und nach Durchmesser sowie Krümmung sortiert, wobei stärkere, geradere Stämme (≥120 mm) primären Tragstrukturen und dünnere Stämme (80–100 mm) sekundären Bauteilen bzw. der Verkleidung zugeordnet werden

In der dritten, entwurfs- und simulationsbezogenen Phase werden die erfassten Materialeigenschaften in ein parametrisches Modell überführt (Grasshopper, D.I.E. Baustatik-Software), das statische Berechnungen, Rasterdichte und Bauteilverteilung auf Basis der realen Holzqualitäten steuert. Iterative Prototypen – von Skizzen über physische Modelle bis zu 1:1-Verbindungsdetails – sichern eine enge Rückkopplung zwischen Materialverhalten und digitalem Entwurf.

Die vierte Phase, Fertigung und Montage, findet im Rahmen eines seminaristisch vorbereiteten, mehrtägigen Design-Build-Workshops vor Ort statt: Nach AR-gestützter Fundamentpositionierung werden zunächst Randbalken und Stützen aus den stärksten Stämmen errichtet, gefolgt vom schichtweisen, selbsttragenden Aufbau des Gitterrasters ohne zusätzliches Gerüst. Die AR-Überlagerung führt die Studierenden dabei Schritt für Schritt durch die komplexe Montagesequenz. Abschließend werden offene Stirnholzflächen natürlich geölt, um die Struktur vor Witterungseinflüssen zu schützen. Ein vergleichbarer Demonstrator (6×6 m) konnte im Vorläuferprojekt von einem sechsköpfigen studentischen Team innerhalb von nur vier Tagen realisiert werden – ein Beleg für die Praxistauglichkeit des Formats innerhalb eines kompakten Lehrzeitraums.

Diese gestaffelte Vorgehensweise verbindet Forsterfassung, iterative Entwurfsentwicklung, digitale Simulation und AR-gestützte Realisierung zu einer geschlossenen didaktischen Kette, die Studierenden praxisnah alle Phasen der Wertschöpfung von Holz vermittelt.

Material zum Praxisbeispiel

Vater, G., Holz-Architektur. Ein Zungenbrecher-Dach, das es in sich hat, inSuedThueringen 22.09.2024, https://www.insuedthueringen.de/inhalt.holz-architektur-ein-zungenbrecher-dach-das-es-in-sich-hat.61c14374-a9f2-4f22-a958-20bc02ec40b7.html

Kirschnick, L. und V. Gladitz, P. Su Ko, T. Pearce, J. Willmann, F. Bauer, ´Design and fabrication of wooden grid shells using small-diameter timber´. In International Association of Shell and Spatial Structures (IASS) 2025 Conference Proceedings. The Living Past as a Source of Innovation.

Ergebnis des Projektseminars „Holz neu denken“
Paper „Design and fabrication of wooden grid shells using small-diameter
timber „

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