Wie sich ein Sessel selbst aufbaut

Eine Chaiselongue mit Schaukeleffekt: Die Holzteile finden beim Trocknen ihre Form – ganz von selbst, aber nicht ohne Hightech.
Eine Chaiselongue mit Schaukeleffekt: Die Holzteile finden beim Trocknen ihre Form – ganz von selbst, aber nicht ohne Hightech. Foto: Universität Stuttgart/

Erik Raidt

Große Teile der deutschen Möbelindustrie haben ihre Käuferinnen und Käufer nebenbei als Hilfskräfte eingestellt: Sobald die Kartons mit der bestellten Ware zu Hause ankommen, beginnt das Schrauben und Hämmern an Regalen und Tischen – oft begleitet von Flüchen, weil Kleinteile fehlen oder Schubladen falsch montiert wurden. Wäre es nicht ein Traum, wenn sich das Möbelstück einfach von selbst aufstellen würde?

Tannenzapfen dienen als Vorbild: Deren Schuppen biegen sich beim Trocknen auf.

An der Uni Stuttgart und an der ETH Zürich arbeiten Wissenschaftler daran, dass der Traum eines Tages für jeden wahr werden könnte. Im zehnten Stock eines Uni-Hochhauses in der Stuttgarter Innenstadt läuft Laura Kiesewetter an Flachbildschirmen und Drehstühlen vorbei, bis sie vor einem Möbelstück stehen bleibt, das in der gewöhnlichen Büro-Umgebung aus der Reihe tanzt: Eine Chaiselongue aus hellem Holz lädt zum Liegen und Schaukeln ein – das Möbelstück fällt mit seiner wellenförmigen Optik sofort auf.

Seine Form hat der Liegesessel fast von selbst gefunden – ursprünglich bestand er aus zwei flachen Holzelementen, die zuvor am Computer entworfen wurden. Die Verwandlung von flachen Hölzern in gekrümmte Designteile funktioniert dank einem Trick, den sich die Wissenschaftler in der Natur abgeschaut haben: Die Zellwände des Holzes dehnen sich in nassem Zustand aus und ziehen sich beim Trocknen zusammen – dementsprechend ändert sich auch die Steifigkeit des Werkstoffs. „Das Holz passt sich mit seinen Eigenschaften der Luftfeuchtigkeit der Umgebung an“, sagt Kiesewetter.

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Die 28-Jährige vom Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung ist Teil eines Projektteams, bei dem Forscher aus verschiedenen Bereichen mitarbeiten: Materialwissenschaftler und Experten für Informationstechnologie und Design entlocken dem klassischen Werkstoff Holz ungeahnte Verwendungsmöglichkeiten: Bei der Chaiselongue verwendeten die Forscher Ahornholz, das zunächst eine Feuchtigkeit von zwölf Prozent aufwies. „Wir haben die Bretter in einer Kammer gelagert und ihnen über drei Wochen hinweg Luftfeuchtigkeit hinzugefügt“, erzählt Kiesewetter.

Bei einem Feuchtigkeitsanteil von 20 Prozent war der von den Forschern angestrebte Wert erreicht. Jetzt musste sich in der Praxis zeigen, ob das passieren würde, was die Wissenschaftler zuvor am Computer berechnet hatten: Würden sich die flachen Bretter während der nun beginnenden Trocknung genau so krümmen, dass daraus ein ansprechendes Möbelstück entstehen würde? „In den ersten Stunden hat sich wenig getan“, erzählt Kiesewetter, doch dann bogen sich die beiden flachen Holzteile, so dass die Chaiselongue binnen 24 Stunden fast ihre endgültige Krümmung erreicht hatte. Zum Schluss versteifte sich das Holz, weil sich seine Fasern mechanisch verriegelten. Eine Kamera hielt die Verwandlung vom zweidimensionalen Brett zum dreidimensionalen Möbelstück fest.

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Der sich selbst formende Liegesessel folgt dabei einem biologischen Prinzip: Die Stuttgarter Wissenschaftlerinnen schauten es sich bei den Zapfen von Nadelbäumen ab. Deren Schuppen bestehen aus Faserverbundwerkstoffen, die eine Doppelschicht bilden. Solange der Zapfen lebt, bleibt in der Doppelschicht ein hoher Anteil an Wasser. Fällt der Zapfen jedoch vom Baum, trocknen die Schuppen, biegen sich langsam auf und geben die Samen frei. Die Aufgabe für die Wissenschaftler besteht darin, ein computergestütztes Design so zu entwerfen, dass sich das Holz exakt in dem gewünschten Maß beim Austrocknen verformt.

Der Ansatz bietet für den Werkstoff Holz – der einen wichtigen Beitrag zum nachhaltigen Bauen beitragen soll – neue Einsatzmöglichkeiten: Die Stuttgarter Forscher verwenden Holz als programmierbares Material. Als die sich selbst formenden Möbel ihre zuvor am Computer berechnete Form tatsächlich annahmen, stellte sich für das Forscherteam irgendwann die Frage, ob sie es bei der Grundlagenforschung belassen sollten. „Wir haben auf die Technologie ein Patent angemeldet“, erzählt Laura Kiesewetter.

Es war der erste Schritt raus aus dem Uni-Hochhaus und rein in den Markt von designorientierten Möbelstücken. „Hylo tech“ heißt das Design- und Technologieunternehmen, das mit dem innovativen Verfahren Holzprodukte bauen will. Zunächst wollen die Forscherinnen und Forscher die Markttauglichkeit ihrer Möbelstücke mit einer limitierten Serie testen. Der Wissens- und Technologiefonds der Uni Stuttgart und mehrere Firmen fördern das Projekt. Laura Kiesewetter will über selbstformendes Holz promovieren. Und sie glaubt daran, dass der Trick mit der Natur des Holzes noch viele Türen öffnen wird: „Stuhlbeine, Tischbeine oder die Baubranche – wir haben noch viele Ideen.“ Ideen für ein krummes Ding.

Eine Idee aus Stuttgart

Forschende  Das Konzept für Möbel, bei denen man auf die Formkräfte der Natur setzt, wurde am Institut für Computer­basiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) der Universität Stuttgart entwickelt. Unter der Leitung von Achim Menges ­arbeitet neben Laura Kiesewetter auch ­Dylan Wood an dem Projekt. In der Schweiz waren ­zudem Materialwissenschaftler der ETH Zürich beteiligt.

Architektur  Bereits bei der Remstal-Gartenschau im Jahr 2019 kam das Prinzip des selbstformenden Holzes mit seinen ­gekrümmten Bauteilen zum Einsatz. ­Seinerzeit entstand der aufsehenerregende Urbachturm – damals war das die erste ­bauliche Anwendung einer tragenden Holzkon­struktion aus selbstformend ­hergestellten Teilen. era