Im Zuge der Energiewende gewinnt die dezentrale Energiegewinnung direkt am Ort des Verbrauchs zunehmend an Bedeutung. Bisherige solare Konzepte im städtischen Raum beschränken sich meist auf Dachflächen, während die großen Fassadenflächen weitgehend ungenutzt bleiben. Grund dafür ist, dass bestehende Solarkollektoren oft weder optisch noch bezüglich ihrer Effizienz überzeugen können. Das internationale Verbundforschungsprojekt “FutureFacade” begegnet dieser Herausforderung mit dem Ziel, ein modernes, solarthermisches Fassadensystem zu entwickeln. Über die Außenwände von Gebäuden soll künftig platzsparend Energie gewonnen werden, die sich direkt vor Ort zum Heizen oder Kühlen nutzen lässt (siehe Abb. 2). Das Projekt strebt eine anwendungsfähige, vollständig digital basierte Lösung an, die Technik, Funktionalität und individuelles Design harmonisch verbindet.

Der Forschungsfokus liegt auf der Etablierung einer durchgängigen, digitalen Entwurfs-, Planungs-, Konstruktions- und Vorfertigungsstrategie für diese solarthermischen Fassaden. Als technologische Grundlage dient ein neues, am Fraunhofer IWU entwickeltes Verfahren der inkrementellen Blechumformung. Bei dieser berührungsarmen Methodik wird das Metall basierend auf einem 3D-CAD-Modell auf eine Negativform gelegt und von einem Druckstößel entlang vorprogrammierter Bahnen präzise verformt. Da hierbei keine aufwendigen Spezialwerkzeuge benötigt werden, können selbst hochkomplexe, individualisierte Bauteile in kleineren Stückzahlen kostengünstig und schnell gefertigt werden. Das interdisziplinäre FLEX.team bringt gestalterische und technische Expertise ein, entwirft verschiedene Designvarianten und simuliert deren solarthermischen Ertrag bei unterschiedlicher Ausrichtung (siehe Abb. 3 und 4).

Ein zentrales Projektergebnis ist die Entwicklung eines maßstäblich skalierten Demonstrators mit sechs 700 mm hohen und 500 mm breiten Elementen, an dem die neuen Entwurfs- und Planungsansätze erfolgreich erprobt werden (siehe Abb. 1 und 8). Das Besondere an FutureFacade ist der Transfer von der Grundlagenforschung hin zur direkten Anwendung in der Architektur. Das Projekt zeigt somit einen wegweisenden Ansatz auf, wie Gebäudehüllen durch die Kombination von innovativer Metallumformung, Bionik und Digitalisierung zu ästhetischen, hocheffizienten solarthermischen Energielieferanten weiterentwickelt werden können.

Keywords: Fassade, Gebäudehülle, Solarthermie, Inkrementelle Blechumformung, Digitalisierung, Bionik

Projektleitung

• Prof. Dr.-Ing. Alexander Stahr

Projektmanagement

• Martin Dembski, M.Sc.

Bearbeitung

• Linda Schmidt, M.A.
• Max Höhne, M.A.

Kooperationspartner

• Fraunhofer-Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik IWU
• CRM Group (Centre for Research in Metallurgy)
• Forschungsvereinigung Stahlanwendung e. V. (FOSTA)

Unterstützende Unternehmen

• SCHRAG Fassaden GmbH
• Dachbau Stassfurt GmbH
• Montagebau Becker GmbH
• Heiztechnik Pfeiffer GmbH

Fördermittelgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Projektträger

• Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen „Otto von Guericke“ e.V. (AiF)
• CORNET: Collective Research Networking

Projektlaufzeit
03|2020 - 08|2022

Förderkennzeichen
269 EBR / FE 2

Fördersumme
694.894.00 EUR