Diese Arbeit setzt sich mit dem Werkstoff Aluminium und seiner Anwendung in der Architektur auseinander. Aluminium ist ein relativ junges Material, das erst Anfang des 19. Jhdts. entdeckt wurde. Daher hat die Anwendung dieses Leichtmetalls in der Architektur noch keine lange Tradition. Vielen Architekten ist zwar die eine oder andere Anwendung des Werkstoffs bekannt, sie kennen aber weder alle Vorteile von Aluminium noch seine sämtlichen Anwendungsbereiche.
Ziel dieser Arbeit ist es, Architekten einen Überblick über den Baustoff Aluminium und seine verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu geben. Sie macht deutlich, wann der Einsatz von Aluminium in der Architektur ökonomisch und ökologisch gerechtfertigt werden kann. Weiters werden die Möglichkeiten der Form- und Farbgebung mit Aluminium dargelegt.
Diese Arbeit soll einen Überblick über die Geschichte und die derzeitigen Anwendungsbereiche von Aluminium, über den Kreislauf von der Gewinnung des Primäraluminiums bis zu Wiederverwertung von Alt- und Reststoffen zum Sekundärmaterial sowie über das ökologische Verhalten geben. Dazu werden die verschiedenen Arten der Herstellung von Aluminiumprodukten, die dazu nötigen Legierungszusammensetzungen und Verarbeitungsmöglichkeiten, die Verbindungsmöglichkeiten, das Korrosionsverhalten, die vielfältigen Möglichkeiten der Oberflächengestaltung, sowie die technischen Eigenschaften erklärt. Auch die Verwendung von Aluminium als Oberflächenmaterial wird besprochen.
Kriterien für die Anwendung von Aluminium werden aufgezeigt, die Vorteile für die Einsatz in der Architektur werden hervorgehoben. Produkte aus Aluminium, die für diesen Bereich angeboten werden, werden angeführt und in Bezug auf ihre konstruktiven und bauphysikalischen Eigenheiten behandelt.
Die Sinnhaftigkeit von Tragwerkskonstruktionen aus Aluminium wird hinterfragt. Auch auf die Dimensionierung von Querschnitten in Hinsicht auf Ökonomie wird eingegangen.
Anhand von zahlreichen Beispielen werden verschiedenste Anwendungsvarianten von Aluminium in der Architektur von 1989 bis 1998 gezeigt. Sowohl Beispiele mit serienmäßig erhältlichen Produkten als auch solche mit individuellen Anfertigungen aus Aluminium zeigen die Vielseitigkeit der Anwendung des Leichtmetalls hinsichtlich Konstruktion, Form und Farbe.
(Ausschnitte der Arbeit zu sehen auf:
http://silvia-edlbacher.hanisch.com/index01.html)
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Grundlagen
2.1 Allgemeines
2.1.1 Geschichte der Aluminiumgewinnung und –anwendung
2.1.2 Anwendungsbereiche von Aluminium heute
2.1.2.1 Transport- und Verkehrswesen
2.1.2.2 Verpackung
2.1.2.3 Elektrotechnik
2.1.2.4 Maschinenbau
2.1.2.5 Bauwesen
2.1.3 Anwendung von Aluminiumprodukten in Österreich
2.1.4 Geschichte des Aluminiums im Bauwesen, der Architektur und Kunst
2.2 Herstellung, ökologische Eigenschaften
2.2.1 Aluminiumkreislauf
2.2.2 Rohstoffvorräte
2.2.2.1 Bauxit
2.2.2.2 Alternative Aluminiumrohstoffe
2.2.3 Prozeß der Aluminiumgewinnung
2.2.3.1 Primäraluminium
2.2.3.2 Sekundäraluminium
2.2.4 Zusammensetzung verschiedener Legierungen
2.2.4.1 Physikalische Eigenschaften wichtiger Aluminiumwerkstoffe
2.2.4.2 Aluminiumwerkstoffe im Bauwesen
2.2.5 Ökobilanz
2.2.5.1 Wirkungskategorien (Ökoinventare)
2.2.5.2 MIPS (Materialinput pro Serviceeinheit)
2.2.5.3 KEA (Kumulierter Energieaufwand)
2.3 Umformen
2.3.1 Halbzeugherstellung
2.3.1.1 Strangpressen
2.3.1.2 Walzen
2.3.1.3 Schmieden
2.3.2 Teilefertigung
2.3.2.1 Blechumformung
2.3.2.2 Massivumformung
2.4 Gießen
2.4.1 Dauerformgießverfahren
2.4.2 Gießverfahren mit verlorener Form
2.5 Spanendes Verarbeiten
2.6 Verbinden und Fügen
2.6.1 Schweißen
2.6.1.1 Schmelzschweißen
2.6.1.2 Preßschweißen
2.6.2 Löten
2.6.3 Kleben
2.6.4 Nieten
2.6.5 Schrauben
2.6.6 Sonstige mechanische Fügeverfahren
2.7 Oberflächenbehandlung und Korrosionsschutz
2.7.1 Mechanische Oberflächenbehandlung
2.7.2 Chemische Oberflächenbehandlung
2.7.3 Anodische Oxidation (Eloxieren)
2.7.3.1 Verfahren zur Erzeugung farbloser Oxidschichten
2.7.3.2 Verfahren zur Erzeugung farbiger Oxidschichten
2.7.4 Organische Beschichtungen (Lackieren)
2.7.5 Sonstige Beschichtungsverfahren
2.8 Aluminium als Oberflächenmaterial
2.8.1 Aluminiumfarbe
2.8.2 Aluminium zum Schutz von Stahl
2.8.2.1 Beschichten von Stahl (Aluminieren)
2.8.2.2 Kathodischer Schutz von Stahl
2.8.3 Bedampfen und Beschichten mit Aluminium
2.9 Technische Eigenschaften von Aluminium
2.9.1 Typische Eigenschaften von Aluminium
2.9.2 Physikalische Eigenschaften von reinem Aluminium
2.9.3 Begriffe
2.9.4 Systematische Benennung
2.9.4.1 Reines Aluminium
2.9.4.2 Gußwerkstoffe
2.9.4.3 Knetwerkstoffe
2.9.5 Normen
2.9.6 Kriterien für die Verwendung von Aluminium
3 Konstruieren mit Aluminium
3.1 Vergleich zwischen Stahl und Aluminium
3.2 Profilkonstruktionen
4 Anwendung in der Architektur
4.1 Die Vorteile von Aluminium
4.2 Aluminium-Profilsysteme für Fenster und Türen
4.2.1 Ganzaluminium-Profilsysteme
4.2.2 Wärmedämmende Profilsysteme
4.2.3 Hochwärmedämmende Profilsysteme
4.2.4 Profilsysteme für den Brand- und Rauchschutz
4.3 Aluminium-Fassaden-Systeme
4.3.1 Fassadentypen – klassifiziert nach der Lage der Konstruktion zum Baukörper
4.3.1.1 Fassaden mit geschoßhohen Fensterwänden oder Fensterbändern
4.3.1.2 Vorhang-Fassaden (Curtain Walls)
4.3.2 Fassadentypen - klassifiziert nach ihrem konstruktiven Aufbau
4.3.2.1 Pfosten-Riegel-Fassade
4.3.2.2 Element-Fassade
4.3.2.3 Profil-Fassade
4.3.2.4 Ganzglas-Fassade (Structural-Glazing-Fassade)
4.3.3 Fassadentypen - klassifiziert nach der Lage von Regen- und Windbarriere
4.3.3.1 Kaltfassade
4.3.3.2 Warmfassade
4.3.3.3 Kalt-Warm-Fassade
4.3.4 Spezielle Fassaden-Systeme
4.4 Aluminium-Glas-Lichtdachkonstruktionen
4.5 Aluminium für Dach und Wand
4.5.1 Profilierte Bleche und Bänder
4.5.2 Wandverkleidung aus Strangpreß-Profilen
4.5.3 Formbleche
4.5.4 Glatte Aluminiumbleche und -bänder
4.5.5 Sandwich-Bauelemente (Panels, Verbundplatten)
4.5.5.1 Vollisolierende Fassaden- und Wandbauelemente
4.5.5.2 Verbundplatten ohne Isolierkern
4.5.6 Aluminiumgußplatten
4.5.6.1 Herdgußplatten
4.5.6.2 Formgußplatten
4.5.7 Paraschalen
4.5.8 Dachbauelemente
4.5.9 Dach- und Dichtungsbahnen, Dampfbremsen
4.5.9.1 Einseitig bituminierte Aluminiumbänder
4.5.9.2 Beidseitig bituminierte dünne Aluminiumbänder
4.5.9.3 Aluminiumfolie
4.6 Sonnen- und Wetterschutz
4.7 Systeme für den Ausstellungsbau
4.8 Möbel und Design
4.9 Diverses
5 Konstruktive Anwendungen
5.1 Konstruktionen mit Aluminium-Profilsystemen
5.1.1 Wohnhaus in Stuttgart / BRD
5.1.2 Anbau an eine Villa aus dem Jahr 1939 / BRD
5.1.3 Messeturm in Frankfurt am Main / BRD
5.1.4 Hochhauskomplex „Westendstraße 1“ in Frankfurt am Main / BRD
5.1.5 Flughafen Münster/Osnabrück: Neues Passagier-Terminal / BRD
5.1.6 Hafenbahnhof Altenwerder: Betriebsgebäude und Tower in Hamburg / BRD
5.1.7 E-Werk Minden-Ravensberg: Zentrale für Kommunikation und Technik in Bad Oeyenhausen / BRD
5.1.8 Ristorante Grandi Magazzini Rinascente: Restaurant in Mailand / Italien
5.1.9 WDR-Arkaden: Medien- und Geschäftshaus in Köln / BRD
5.2 Fassaden- und Dachverkleidungen aus Aluminium
5.2.1 Toyota Frey in Wien-Inzersdorf / Österreich
5.2.2 Flughafen Frankfurt: Terminal 2 / BRD
5.2.3 Audi Zentrum Ingolstadt / BRD
5.2.4 Dachausbau in Raasdorf / Österreich
5.2.5 Bankfiliale der Ersten Österreichischen Sparkasse in Wien 8 / Österreich
5.2.6 Merkur Markt in Deutsch-Wagram / Österreich
5.2.7 Wüstenrot Versicherungs-Center in Salzburg / Österrreich
5.2.8 Informationszentrum des Nationalparks Neusiedler See - Seewinkel in Illmitz / Österreich
5.2.9 Volksschule in Gänserndorf / Österreich
5.3 Individueller Entwurf mit Aluminium
5.3.1 Glashäuser des Botanischen Instituts der Universität Graz / Österreich
5.3.2 Freigelände-Set für Mercedes / BRD
5.3.3 Ausstellungspavillon / BRD
5.3.4 Ausstellungshaus eines Aluminiumprofilherstellers in Toulouse / Frankreich
5.3.5 Kunstwerk Reichstag-Verhüllung in Berlin / BRD
6 Zusammenfassung und Ausblick
7 Literatur
8 Firmen
Zielsetzung und Themen
Die Arbeit untersucht das Leichtmetall Aluminium als Werkstoff in der modernen Architektur. Ziel ist es, Architekten einen fundierten Überblick über die Eigenschaften, Verarbeitungsmethoden und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten von Aluminium im Bauwesen zu vermitteln, um den ökonomischen und ökologischen Einsatz des Materials zu begründen.
- Historische Entwicklung der Aluminiumgewinnung und -anwendung in der Architektur.
- Ökologische Aspekte, Lebenszyklusbetrachtung (Ökobilanz) und Recyclingpotenzial.
- Technische Grundlagen, Legierungszusammensetzungen und Oberflächenveredelung.
- Konstruktive Anwendung in Profilsystemen, Fassaden und Dachkonstruktionen.
- Analyse von Fallbeispielen zur praktischen Umsetzung in der zeitgenössischen Architektur.
Auszug aus dem Buch
2.1.2 Anwendungsbereiche von Aluminium heute
Die wichtigsten Anwendungsbereiche des leichten und korrosionsbeständigen Werkstoffes Aluminium sind heute der Verkehr (Automobile, Luft- und Raumfahrt, Waggonbau), das Bauwesen, der Maschinenbau, die Elektrotechnik und das Verpackungswesen, vor allem die Verpackung von Lebensmitteln und Pharmaka.
Bei allen Beispielen bzw. Anwendungen ist die Masseeinsparung von größter Bedeutung, einerseits bedingt durch die Notwendigkeit eines ökonomischen Betriebes im Verkehrswesen, andererseits durch die Möglichkeit sekundärer Einsparungen bei der Montage oder der Entlastung der Unterkonstruktion. Die Wartungsfreiheit durch Korrosionsbeständigkeit und rationelle Fertigung mit speziell dafür entwickelten Strangpreßprofilen sind weitere wichtige Argumente für den Einsatz von Aluminiumbauteilen. Der Werkstoff zeichnet sich überdies auch durch seine hervorragende Recyclierbarkeit aus. Ein Beispiel für die positive Gesamtenergiebilanz von Aluminium wird am Beispiel Fahrzeug in Abbildung 2-1 gezeigt.
Die nachfolgende Tabelle 2-2 gibt einen Überblick, welche typischen Aluminiumeigenschaften für die einzelnen Hauptanwendungsgebiete besonders relevant sind (Aluminium-Zentrale (Hrsg.), S.12, S.146 /3/;
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Zielsetzung ein, Architekten die Vorteile, Einsatzmöglichkeiten sowie die ökologische und ökonomische Sinnhaftigkeit des Werkstoffs Aluminium in der Architektur näherzubringen.
2 Grundlagen: Das umfangreiche Kapitel beschreibt die Geschichte, die Gewinnung, ökologische Aspekte wie Ökobilanzierung, technische Eigenschaften sowie diverse Verarbeitungs- und Verbindungstechniken für Aluminium.
3 Konstruieren mit Aluminium: Dieses Kapitel vergleicht Aluminium mit Stahl hinsichtlich technischer Aspekte und diskutiert Herausforderungen und Kriterien bei der Profilkonstruktion für tragende Zwecke.
4 Anwendung in der Architektur: Hier werden die architektonischen Vorteile sowie die spezifischen Produkte wie Fenster- und Fassadensysteme, Lichtdächer und Verkleidungen für Dach und Wand detailliert analysiert.
5 Konstruktive Anwendungen: Das Kapitel präsentiert eine repräsentative Auswahl an konkreten Projekten und Bauten, an denen die verschiedenen konstruktiven Aluminium-Lösungen exemplarisch angewendet wurden.
6 Zusammenfassung und Ausblick: Der abschließende Teil fasst die zentralen Erkenntnisse der Arbeit zusammen und bewertet die Rolle von Aluminium als zukunftsfähiger Baustoff in der modernen Architektur.
7 Literatur: Ein detailliertes Verzeichnis der verwendeten Quellen, Normen und Fachpublikationen.
8 Firmen: Eine Kontaktliste der in der Arbeit erwähnten Unternehmen und Institute.
Schlüsselwörter
Aluminium, Architektur, Baustoff, Fassadensysteme, Strangpressen, Korrosionsbeständigkeit, Leichtbau, Ökobilanz, Recycling, Oberflächenbehandlung, Fensterprofile, Eloxieren, Metallbau, Werkstoffkunde, Profilkonstruktionen
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert Aluminium als vielseitigen Werkstoff in der Architektur und vermittelt Architekten und Planern ein fundiertes Verständnis für dessen Einsatzmöglichkeiten.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Arbeit deckt ein breites Spektrum ab, von den stofflichen Grundlagen und der Herstellung über ökologische Aspekte bis hin zu konkreten bautechnischen Anwendungen in Fassaden, Dächern und Tragwerken.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Hauptziel ist es, Architekten dabei zu unterstützen, ökonomische und ökologische Entscheidungen für den Baustoff Aluminium durch fundiertes technisches Wissen zu begründen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit stützt sich auf eine tiefgehende Literatur- und Rechercheanalyse, die durch zahlreiche technische Daten, Tabellen und illustrierte Praxisbeispiele ergänzt wird.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in technische Grundlagen zur Werkstoffkunde (Umformung, Verbindung, Oberfläche) sowie in die konkrete Anwendung im Hochbau, insbesondere bei Profilsystemen, Fassaden und Dächern.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zentrale Begriffe sind neben dem Werkstoff Aluminium selbst: Fassadensysteme, Leichtbau, Korrosionsbeständigkeit, Recycling und Strangpressen.
Wie unterscheidet sich Aluminium bei der Fassadengestaltung von herkömmlichen Materialien?
Aluminium bietet durch Strangpressverfahren eine extreme gestalterische Freiheit bei gleichzeitig hoher Präzision, Wartungsarmut und der Möglichkeit, wärmegedämmte Konstruktionen sehr filigran auszuführen.
Welche Rolle spielt die Ökobilanz bei der Verwendung von Aluminium im Bauwesen?
Die Ökobilanzierung hilft, den Materiallebenszyklus zu verstehen, wobei insbesondere das hervorragende Recyclingpotenzial von Aluminium als entscheidendes ökologisches Argument angeführt wird.
- Quote paper
- Dipl. Ing. Silvia Edlbacher (Author), 1999, Aluminium in der Architektur - Ein Designguide für Architekten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/7031
