Symposium mit begleitender Fachausstellung

Bau Innovativ

03. November 2016, Veranstaltungsforum Fürstenfeld

 

Carbonbeton – Interview mit Roy Thyroff

Leicht, filigran und nachhaltig bauen mit herkömmlichem Beton? Dieser ursprüngliche Widerspruch mausert sich gerade zum Baukonzept der Zukunft. Was Architekten hierbei ins Schwärmen geraten lässt, ist die neue Liaison aus Beton und Carbon. Prognosen zufolge besitzt Carbon ein revolutionäres Potenzial, um einen Paradigmen-wechsel im Bauwesen einzuläuten. Roy Thyroff von der V. Fraas Solutions in Textile GmbH hat im Rahmen des Symposiums „Bau Innovativ“ am 3. November 2016 in Fürstenfeldbruck das zukunftsweisende Baumaterial Carbonbeton vorgestellt. „vernetzt“ sprach mit ihm über die Chancen und Herausforderungen des neuen Baustoffes.

(Bildnachweis: V. Fraas Solutions in Textile GmbH)

1. Wie ist Carbonbeton aufgebaut und wie funktioniert diese Material-Innovation?

Stahlbeton besteht aus Beton und einer innenliegenden Bewehrung aus Stahl. Der Beton nimmt die im Bauteil auftretenden Druckkräfte und die Stahlbewehrung die Zugkräfte auf. Bei Carbonbeton besteht die Bewehrung eben aus Carbon, die aus Einzelstäben oder textilen Strukturen bestehen kann.

2. Carbonbeton ist ein neuer Baustoff, der in Zukunft Stahlbeton ersetzen soll. Wie wird er die Bauweise und die Architektursprache verändern?

Die Mehrheit assoziiert Beton mit plumpen und voluminösen Bauwerken. Mit Carbonbeton denken wir das Bauen neu. Aufgrund der geringeren Bauteildicken werden künftige Bauwerke filigraner und flexibler. Eine neue Formensprache in der Architektur wird entstehen. Es wird möglich sein, dass die Bauwerke noch besser an sich verändernde Nutzungsanforderungen angepasst werden und sich zukünftig stärker auf zusätzliche Funktionalitäten ausrichten lassen. Auch in der Bestandssicherung und Sanierung eröffnet das Material neue Perspektiven.

3. Ein Kilogramm Carbonfaser kostet rund Zwanzig Euro, ein Kilogramm Stahl dagegen nur einen Euro. Wie rechnet sich Carbonbeton dennoch?

Ein Kilogramm Stahl kostet etwa einen Euro, ein Kilogramm Carbon etwa 16 Euro – die Dichte von Carbon ist aber viermal geringer und die Tragfähigkeit sechsmal höher. Das heißt, für den 16-fachen Preis bekommt man die 24-fache Leistungsfähigkeit. Des Weiteren kann bei der Verwendung von Carbon als Bewehrung die Betondeckung deutlich reduziert und so bis zu 80 Prozent Beton eingespart werden. Darüber hinaus besitzt Carbonbeton eine viel längere Lebensdauer, da Carbon korrosionsbeständig ist. Während Bauwerke aus Stahlbeton durchschnittlich 80 Jahre halten, erwartet man bei Carbonbeton eine Lebensdauer von 150 bis 200 Jahren.

4. Bis zu vier Prozent des CO2-Ausstoßes auf der Welt geht auf die Produktion des Baustoffes Beton zurück: Die Zementherstellung gehört somit zu den klimaschädlichsten Industrieprozessen überhaupt. Welchen Beitrag zur Nachhaltigkeit kann Carbonbeton hier leisten?

Bei Stahlbetonbauteilen ist u.a. eine mehrere Zentimeter dicke Betondeckung erforderlich, um den Stahl vor Korrosion zu schützen. Carbon dagegen rostet nicht, wodurch eine dicke Schutzschicht aus Beton nicht notwendig ist. Wir können deutlich dünnwandiger bauen und sparen bis zu 80 Prozent Material ein – wir benötigen somit weniger Beton, weniger Sand und weniger Zement. Für diesen Ansatz wurden wir – als Partner im C³ – Carbon Concrete Composite e.V. – auch mit dem Deutschen Nachhaltigkeitspreis Forschung des Bundesministeriums für Bildung und Forschung sowie dem Deutschen Rohstoffeffizienz-Preis des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie ausgezeichnet.

5. Carbonbeton als eine akzeptierte und mit Normen und Vorschriften abgesicherte Bauweise zu etablieren, wird im Hinblick auf eine eher traditionell orientierte Bauindustrie noch Jahre dauern. Wann wird Carbonbeton Standard des modernen Bauens sein?

Die nichtmetallische Bewehrung darf bereits für Fassadenplatten und die Verstärkung von bestehenden Bauwerken eingesetzt werden. Für beides liegen die notwendigen bauaufsichtlichen Zulassungen vor. Daneben gibt es zahlreiche Zustimmungen für Einzelbaumaßnahmen, so dass bereits mehrere Fußgängerbrücken und Pavillons gebaut werden konnten. Aktuell wird an weiteren Zulassungen und der Erstellung von Regelwerken gearbeitet, um das Anwendungsfeld deutlich zu erweitern. Wann Carbonbeton zu den Standardbaustoffen zählen wird, ist schwer abzuschätzen. Aktuell geht man davon aus, dass das noch fünf bis zehn Jahre dauern kann.

6. Mit über 100 Millionen verbauten Tonnen zählt Beton zu den wichtigsten Bauwerkstoffen. Wie weit ist schon jetzt die Akzeptanz von Carbonbeton und somit die Markteinführung fortgeschritten? Was sind Schlüsselfaktoren und wer sind die Hauptakteure in der Markteinführung?

Die Akzeptanz ist bereits heute groß. Fast täglich gibt es Anfragen von Planern, Bauunternehmen und Behörden. Viele wollen mit Carbonbeton bauen. Auch die Akteure der gesamten Wertschöpfungskette sind bereits aktiviert. Was zur flächendeckenden Markteinführung noch fehlt, sind unter anderem die oben genannten Zulassungen und Regelwerke – aber auch belastbare Bemessungs- und Konstruktionsregeln sowie die erforderlichen Einbauteile und die konkurrenzfähigen Herstellverfahren. An allem wird aktuell in Deutschlands größtem Bauforschungsprojekt – dem C³-Projekt – gearbeitet, so dass diese Markteintrittsbarrieren zeitnah abgebaut werden. 

7. Welche Anwendungsbereiche sind für den neuen Verbundwerkstoff denkbar?

Carbonbeton kann nicht nur bei der Instandsetzung von Brücken oder Gebäuden eingesetzt werden. Er eröffnet für die Baubranche Perspektiven für eine völlig neue Art des Bauens und Lebens. Laufende Forschungsprojekte zeigen, dass durch die elektrische und thermische Leitfähigkeit von Carbon unter anderem das direkte Beheizen der Wände über die Bewehrung möglich ist. Sensorik kann direkt in die Wand eingebaut werden und ermöglicht neue Verfahren, um den Gebäudezustand direkt zu überwachen. Mit Carbonbeton können Wände in Häusern aus nur wenigen Zentimeter dicken Platten bestehen. Dadurch entstehen neue Gestaltungsmöglichkeiten, die durch Filigranität, Leichtigkeit und Ästhetik geprägt sind.

8. Carbonbeton gilt für viele als Baustoff der Zukunft und ist derzeit Gegenstand weitreichender Forschungsaktivitäten. Wer sind hier die Impulsgeber?

Die Grundlagenforschung erfolgte vor rund 20 Jahren in erster Linie an der RWTH Aachen und der TU Dresden. Die Dresdner Forscher haben in den Folgejahren in Kooperation mit zahlreichen Industriepartnern das Deutsche Zentrum Textilbeton und den TUDALIT e.V. gegründet – beides mit den Ziel, die Forschungsergebnisse in den Markt zu überführen. Auch das bereits erwähnte größte Bauforschungsprojekt Deutschlands – das C³-Projekt – wurde von Dresden aus initiiert. Die Impulsgeber für derartige Unternehmens- und Vereinsgründungen sowie die Initiierung des großen Forschungsprojektes kommen aber ganz klar aus der Industrie.      

9. Die Bundesregierung unterstützt das derzeit größte deutsche Forschungsprojekt im Bauwesen mit zirka 45 Millionen Euro Fördermitteln, um Deutschland als weltweiten Leitanbieter für die Carbonbetonbauweise zu etablieren. Hinzu kommen noch 23 Millionen Euro, die Unternehmen beisteuern. Die Mittel sind für Forschungsarbeiten bis 2020 vorgesehen. An welchen Entwicklungsthemen wird derzeit gearbeitet und wo sehen Sie noch Entwicklungs-/Innovationspotenzial?

In der Grundlagenforschung wurden vor allem die Materialeigenschaften erforscht. Hierzu wurden zahlreiche theoretische und experimentelle Untersuchungen durchgeführt. Von einer Markteinführung ist man damit aber noch weit entfernt. Das aktuelle Forschungsprojekt ist deutlich umfangreicher und betrachtet unter anderem auch Themen wie Normung und Zulassung, Wirtschaftlichkeit, Arbeitsschutz, Recycling sowie Ausbildung. Der Fokus liegt auch viel mehr auf den später vermarktbaren Produkten. Das größte Potenzial sehen wir in der Entwicklung konkurrenzfähiger Herstellverfahren entlang der gesamten Wertschöpfungskette, die eine preiswerte Massenproduktion zulassen, und der Verbesserung der Carbonbewehrung selbst. 

10. Inwieweit ist das Unternehmen V.Fraas Solutions in Textile GmbH hier wegbereitend?

V. Fraas Solutions in Textile ist das erste deutsche Unternehmen, das frühzeitig Carbonbewehrung für die Forschung bereitgestellt hat und gemeinsam mit anderen Partnern an der stetigen Verbesserung der Carbonbetonbauweise arbeitet. Wir sind auch das erste Unternehmen, dessen Carbonbewehrung eine bauaufsichtliche Zulassung für Deutschland erhalten hat. Auch aktuell ist V. Fraas Solutions in Textile der Hauptlieferant für die Forschung und die Bauvorhaben mit Carbonbewehrung.

11. V. Fraas ist ein Paradebeispiel für die Quervernetzung und Erschließung neuer Anwendungsfelder über die Bayern Innovativ GmbH. Wie wichtig erwies sich im Aufbau des neuen Geschäftsfeldes die Nutzung von Netzwerken und innovationsunterstützenden Angeboten der Bayern Innovativ GmbH?

V. Fraas Solutions in Textile ist das erste deutsche Unternehmen, das frühzeitig Carbonbewehrung für die Forschung bereitgestellt hat und gemeinsam mit anderen Partnern an der stetigen Verbesserung der Carbonbetonbauweise arbeitet. Die Netzwerke von Bayern Innovativ haben uns hierbei sehr unterstützt, sowohl bei gemeinsamen Messeauftritten, als auch bei der Partnersuche. Die Komplexität des neuen Geschäftsfeldes umfasst nicht nur die Entwicklung und Herstellung von zweidimensionalen und dreidimensionalen technischen Textilien, sondern die komplette Wertschöpfungskette – angefangen vom Anlagenbau bis zum Vertrieb. Diese komplexen Zusammenhänge sind nur mit starken Partnern wie der Bayern Innovativ GmbH möglich.

Interview: Roy Thyroff, V.Fraas Solutions in Textile GmbH Interview: Roy Thyroff, V.Fraas Solutions in Textile GmbH
(PDF, 59 KB)

Ihr Ansprechpartner für Pressefragen

Nicola Socha
Tel. +49 911-20671-167
Fax +49 911-20671-766

Bayern Innovativ GmbH
Am Tullnaupark 8
90402 Nürnberg 

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