Vorbild Orchidee: Sonnenschutz mit textilen Gelenken

Sonnenschutzsysteme für Gebäude sind typischerweise als Lamellensysteme (Jalousien) und auf Textilbasis (Rollos) verfügbar. Jalousien leuchten den Raum nicht optimal aus und sind insbesondere im Außenbereich sehr wartungsanfällig. Herkömmliche Textilrollos leuchten den Raum besser aus, verhindern Blendeffekte jedoch nicht vollständig und ermöglichen keine Anpassung der Lichttransmission.

Orchideen-Gelenke für Stoff

Am Anfang stand der Blick durchs Mikroskop. Marvin Kehl, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Konstruktives Gestalten und Baukonstruktion am Fachbereich Bau- und Umweltingenieur-wissenschaften der TU, studierte bestimmte Orchideenblüten und war fasziniert von den leichtgängigen und rückfedernden Gelenken der Blütenblätter. Wie könnte man diesen Effekt in das Bauwesen übertragen? Bald ergab sich eine Lösung: Das Prinzip lässt sich auf bestimmte Werkstoffe übertragen, zum Beispiel auf Stoff.

Am Ende vieler Tests und Versuche steht nun ein variabler Sonnenschutz. Dafür wird eine Stofffläche im Lasercutting-Verfahren mit einem optimierten Muster aus kleinen, zueinander versetzten Kurven perforiert, die von der Form her an Zungen erinnern. Wird nun die gesamte Stoffbahn unter Zug genommen und gestreckt, klappen die so erzeugten „Gelenke“ auf, die Stoffzungen wölben sich dreidimensional nach einer Seite auf, und es entstehen gleichförmige Öffnungen. Die Größe der Öffnungen geht dabei mit der Höhe der Zugkraft einher. Sie lassen auch bei geschlossenem Sonnenschutzrollo genug Licht ins Zimmer, ohne dass es innen zu einer Blendung kommt.

Durch unterschiedlich starken Zug lässt sich die Lichtmenge, die das Rollo durchlässt, im Gegensatz zu herkömmlichen, flächigen Textilrollos stufenlos regulieren. Zudem werden Blendeffekte zuverlässiger ausgeschaltet. Die Schnittmuster sind dabei variabel. Dreht man sie etwa im oberen Teil des Rollos um 180 Grad, bilden sich bei Zugspannung dort kleine „Kelche“, die Tageslicht gezielt von außen in den Raum leiten können und auch dunklere Innenbereiche mit natürlichem Licht versorgen – während trotzdem der Blendschutz in Fensternähe gewährleistet ist.

Zugspannung statt Bauteile

Gegenüber herkömmlichen, starren Lamellen-Jalousien hat der neue Sonnenschutz aus perforierten Textilien zudem den Vorteil, dass er einfacher konstruiert ist, weniger Bauteile benötigt und geringerer mechanischer Verschleiß auftritt.

„Sonnen- und Blendschutz sind in unseren Breiten Zukunftsfragen im Bauwesen“, sagt Professor Stefan Schäfer, Leiter des Instituts für Konstruktives Gestalten und Baukonstruktion, der die Entwicklung des innovativen textilen Sonnenschutzes mitgetragen hat. „Trotz extremer jahreszeitlicher Schwankungen müssen sich die Menschen in den Gebäuden jederzeit wohlfühlen.“ So entstand unmittelbar die Idee, die mit bionisch-inspirierten Gelenken versehenen Textilien zu diesem Zweck nutzbar zu machen.

Die neue Technologie wurde durch das Referat Forschungstransfer der TU Darmstadt mit Unterstützung der Wissenschaftler zum internationalen Patent angemeldet. Ein Prototyp überzeugte auf Messen Expertinnen und Experten aus der Sonnenschutz-Branche. Zurzeit sind die Wissenschaftler auf der Suche nach Industriepartnern, um den Sonnenschutz zur Anwendung zu bringen.