Future Materials: Innovation in der Baubranche
TEXT: Dr. Michael W. Preikschas
Der Innovationsstandort Deutschland entwickelt sich positiv: Die Ausgaben für Forschung und Entwicklung haben 2018 die Marke von 3,13 Prozent des Bruttoinlandsprodukts (BIP) erreicht. Insgesamt gingen etwa 105 Milliarden Euro in die Entwicklung neuer Produkte oder Leistungen. Die Wirtschaft hat davon einen Anteil von 72 Milliarden Euro investiert (entspricht 2,15 Prozent). Den Rest komplettieren Ausgaben des Staates und der Hochschulen (0,98 Prozent). Damit hat Deutschland beim F+E Anteil nun zu Japan und Schweden aufgeschlossen, die USA überrundet und Großbritannien und Frankreich deutlich zurückgelassen. Dominat sind bei diesen Zahlen die Autobauer mit 27 Milliarden Euro Forschungsausgaben. Überdurchschnittlich stark zugelegt haben die Branchen Pharma, Luft- und Raumfahrzeugbau, Elektronik sowie Information und Kommunikation. Die Bereiche Bio Ökonomie und Klimawandel sind unterrepräsentiert (www.destatis.de).
Auch der Baubereich zählt nicht zu den forschungsstärksten Segmenten. Im Hinblick auf den Klimawandel und die dadurch entstehenden Einflüsse auf infrastrukturelle Bauten, durchaus kritisch zu betrachten. Denn die moderne Zivilisation wurde auf Beton und Stahl gebaut. Bringt man diese beiden Stoffe zusammen, dann lässt dies nicht nur Bauwerke wie Brücken und Hochhäuser entstehen — Stahlstreben im Beton verstärken die Konstruktion — , sondern es bringt auch das Problem der Vergänglichkeit mit sich. Wasser dringt über kleine Risse in den Beton ein und verursacht Korrosion. Dieser Rost lässt die Risse größer werden und führt letztlich zu einer Schwächung der Konstruktion. Eine Lebensdauer von nur 60–100 Jahren ist bei Bauten mit diesem Material gegenwärtig. Gerade Deutschland spürt dies bei vielen Brücken, die nach dem Krieg gebaut, nun vor dem Ende ihres Lebens stehen. Aktuell laufen verschiedene Projekte, um den Stahl durch alternative Materialen wie Glas- oder Kohlefaser zu ersetzen. Die teuren Kohlefasern werden in Kombination mit Beton aktuell schon für besondere Bauten eingesetzt, bei denen sie neben der Stabilität auch andere Aufgaben erfüllen: Beispielsweise eine Abschirmung gegenüber magnetischer Strahlung bei Krankenhäusern für die Räume des MRT. Die Glasfaser als Verbundwerkstoff ist eher günstig und hat bei 15 Prozent kleinerem Querschnitt eine 20 Prozent höhere Stärke als die Kombination aus Beton mit Stahl. Prototypen bei großen Bauwerken gibt es als Auswirkung eines Forschungsprojektes der University of Deakin in Australien (www.deakin.edu.au), wo eine lokale Brücke mit diesem Material gebaut wurde. Zukünftige Forschungen werden unternommen, um die Glasfaser nun durch ein noch günstigeres Material zu substituieren: Basalt. Das Gestein vulkanischen Ursprungs wird geschmolzen und in Fasern extrudiert. Dies hätte vor allem den Vorteil einer sehr nachhaltigen Betonkonstruktion.
Glasfaser in Kombination mit Beton können auch ganz anders genutzt werden, wie das Berliner Start-up Siut GmbH (www.siut.eu) zeigt. Bei den Produkten geht es weniger um Stabilität und Langlebigkeit, als um Sicherheit und Schönheit. Die in den Beton eingearbeiteten Glasfasern werden als Lichtleiter verwendet. Damit lassen sich sehr einfach Sicherheitshinweise, beispielsweise an Bahnsteigkanten, in die spezifischen Betonteile einbinden.
Die TU-Braunschweig und das Fraunhofer-Institut verbinden Beton mit dem Baustoff Holz (www.wki.fraunhofer.de). Geringes Gewicht, gute Wärme- und Schallisolierung, natürliche Rohstoffe und einfaches Recycling sind die Vorteile eines neuen Sandwich-Paneel. Diese bestehen aus einem Holzschaumkern und dünnen Deckschichten aus glasfaserverstärktem Beton. Einsetzen lassen sich diese Elemente als Vorhangfassade oder im Innenausbau.
Innovatoren erreichen mehr Umsatz und Gewinn, neue Kunden und Märkte. Trends früh erkennen, daraus Bedürfnisse richtig und rechtzeitig ableiten, neue Lösungen zum Erfolg entwickeln — das ist ihr Geschäft. Sie arbeiten intern im Netzwerk und extern mit Partnern. Marketing und Vertrieb sind früh eingebunden. Innovationen beginnen mit Ideen und gelingen durch strukturiertes Management.
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