Kaiserslautern 
Mit standardisierten Holzelementen das Bauwesen radikal verändern
Betritt man die Werkhalle auf dem Holzbaucampus der RPTU im Diemersteiner Tal, duftet es betörend nach frischem Holz. Die Sympathie fliegt dem Holzbau sofort zu. Aber hält das Konzept Holzbau aus Fertigteilen auch einer kritischen Betrachtung stand?
„Kreislaufwirtschaft im Bauwesen gibt es praktisch nicht – das steckt alles noch in den Kinderschuhen“, sagt Graf, der das t-lab im Fachbereich Architektur leitet. Alle Baustoffe würden bisher linear verwendet, von der Produktion der einzelnen Komponenten, über die Errichtung eines Gebäudes bis zum Abriss und der Entsorgung. „Das ist der typische Weg. Wir brauchen jetzt eine radikale Änderung der Bauweisen hin zur Kreislauffähigkeit: eine Bauwende“, fordert Graf. Ganze 40 Prozent des CO2-Ausstoßes in Europa werden durch die Baubranche verursacht, sagt Graf. Der Ressourcenverbrauch beträgt sogar 50 Prozent.
Bis zu sieben Stockwerke sind möglich
Wie kann man Kreislaufwirtschaft – der Schlüssel zur Verringerung von CO2 und Verbrauch von Ressourcen – bei Neubauten verwirklichen? Graf setzt dabei auf den nachhaltigen Rohstoff Holz und darüber hinaus auf die Standardisierung von Bauelementen. Damit werde deren Wiederverwendung erstmals in großem Stil möglich. Am Beispiel der Werkhalle erklärt Graf, wie dieses Prinzip hier umgesetzt wurde. „Wir haben hier standardisierte Wandelemente mit einem Raster von 2,5 Metern, die alle in sich gleich sind.“ So könne man etwa die Halle an der Vorderseite abbauen und die Elemente an der Rückseite wieder anbauen, um damit das Gebäude nach Bedarf auf dem Grundstück zu verschieben. „Wir können alle Elemente ohne Wertverlust wieder einsetzen“, betont Graf. „Die hohe Qualität der Bauelemente bei der Wiederverwendung ist unser oberstes Prinzip.“ Graf verweist auf den Einfluss des Architekten Hermann Kaufmann, der an der Technischen Universität München bis 2021 das Fachgebiet Holzbau geleitet hatte. Kaufmann habe seit Beginn der 2000er Jahre auf dem Gebiet des mehrgeschossigen städtischen Bauens auf Holz als Material statt auf Stahl oder Glas gesetzt. Damit hatte er den Holzbau wieder „hoffähig“ gemacht. Auf die Produktion von vorgefertigten Elementen in CNC-Qualität, das heißt rechnergestützte numerische Steuerung, setzt auch Graf. „Mit Hilfe der digitalen Fertigung wird eine veränderbare Planung möglich, die den Fokus auf die Kreislauffähigkeit von Bauelementen zulässt“, schildert Graf die Vorteile. Durch nutzungsflexible Grundrisse schaffe man eine hohe Langlebigkeit der Gebäude – hinsichtlich der Klimarelevanz ein entscheidender Vorteil.
Ein weiterer Schlüssel zur Kreislauffähigkeit und Werterhaltung sind einfache Verbindungen mit einem standardisierten Adapter. Graf und sein Team des t-labs haben dazu einen speziellen Konus aus Holz entwickelt, der aus Kunstharzpressholz besteht. „Die Festigkeit ist vergleichbar mit Stahl.“ Der Konus bleibe durch das Kunstharz so formstabil, dass er auch in Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten reversibel demontierbar ist, betont Graf. Als Verbindungsstück ist der Konus so universell, dass er für „fast jede Art von Verbindung“ eingesetzt werden könne – beispielsweise könnten mehrere Elemente als Stützen, Träger, Wände oder Decken miteinander rückbaubar verbunden werden. So sei die Technologie geeignet für Gebäude mit bis zu sieben Stockwerken. Graf plant schon weiter: „Am Hochhaus sind wir dran – das ist die Zukunft.“
Baukastenprinzip bringt Flexibilität
Nicht nur die äußere Form eines Gebäudes, auch die innere Aufteilung wird mit Grafs Konzept sehr flexibel. Je nachdem wie sich der Nutzungsbedarf ändere, könnten aus dem Einraum der Werk- und Forschungshalle eine Kindertagesstätte, Büros oder ein Festsaal entstehen. Zwischen den Deckenstützen einer Holzskelettkonstruktion können die Wandelemente sehr flexibel neugeordnet werden. „Damit gibt es unendlich viele Möglichkeiten der Nutzung für ein Gebäude“, so Graf. Gebäude könnten daher viel länger genutzt werden, ein Abriss werde damit erst viel später notwendig. Selbst dann wären die Bauelemente rückbaubar und wieder zu verwenden. Mit der Diemersteiner Werkhalle tritt Graf den Nachweis an: „Dies ist das erste Gebäude, das komplett rückbaubar ist.“ Wer handwerklich geschickt sei, könne sich sogar nach einer Art Baukastensystem seine eigene Halle selbst errichten.
Wie wird sich der Gebäudebedarf in Zukunft entwickeln? „Laut Prognosen werden bis 2060 etwa 80 Prozent der Einwohner Europas in Städten wohnen“, sagt Graf. „Um diesen Bedarf aufzufangen müssen wir den gesamten heutigen Bestand erhalten und sanieren, aufstocken und umbauen.“ Müsse neu gebaut werden, biete der mehrgeschossige Holzbau hier die entscheidenden Zukunftsperspektiven. Graf denkt hier an das Aufstocken des aktuellen Bestands mit den Mitteln des Holzbaus: „Umbau muss die erste Priorität haben.“
Graf: Rückbaufähigkeit sollte gefördert werden
Um Kreislauffähigkeit im Bauwesen zu fördern, sieht Graf auch mögliche Stellschrauben im Bereich der staatlichen Förderung. „Rückbaufähigkeit von Gebäuden muss belohnt werden“, fordert er. Ebenso die Nutzungsflexibilität – das führe automatisch zur Kreislaufwirtschaft. Die Kosten für die Produktion standardisierter Bauelemente wären nur anfangs höher als die bei Stahl- und Betonbauweise. Mit der Massenfertigung sinken die Preise, prognostiziert Graf. Auch der Brandschutz sei im Holzbau problemlos umsetzbar – die Werkhalle beispielsweise erlaube im Brandfall vorschriftsmäßig 30 Minuten Zeit für Menschen und Tiere, sich außerhalb des Gebäudes in Sicherheit zu bringen.
Zehn Jahre Lehre und Materialforschung in Kaiserslautern hat der 57-Jährige Graf im Gepäck. Seine Arbeitsgruppe besteht aktuell aus sechs Wissenschaftlern, fünf Technikerinnen und Technikern sowie zahlreichen Hilfswissenschaftlerinnen und Hilfswissenschaftlern. Den Doktortitel hat er 2002 als Bauingenieur an der Universität Stuttgart erworben, arbeitete von 2002 bis 2005 bei RFR Ingenieure Stuttgart an Leichtbauprojekten. Danach gründete er sein eigenes Ingenieurbüro, bevor er 2012 für ein Jahr als Professor an die Fachhochschule München ging.