Dieses Verzeichnis listet die verfügbaren Dokumente auf, chronologisch sortiert in die Kategorien Zeichnungen, Skizzen, Dokumentationen, Fachliteratur und Formulare.
Die Anfänge 4-dimensionaler Planung
Auf ihrer Suche nach den neuesten und nützlichsten Technologien – jenseits des Standardlehrplans – verließen Ansgar Halbfas und ein paar Kommilitonen in den 1990er Jahren den zentral gelegenen K1-Turm in der Stuttgarter Stadtmitte und begaben sich zum Forschungscampus Vaihingen. Dort fanden sie, wonach sie suchten: Prototypen am Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) inspirierten sie dazu, bereits frühzeitig mit 4D-Modellen zu arbeiten. Diese enthielten sowohl Ist- als auch Soll-Inhalte und ermöglichten eine vorausschauende Kollisionsprüfung sowie logistische Optimierung (Eastman et al., 2011). Digitale Zwillinge in Form virtueller Abbilder dienen dabei als Echtzeit-Spiegelbild des Baufortschritts und der Leistungsfähigkeit der physischen Baustelle (Grieves & Vickers, 2017).
Kreislaufwirtschaft und Materialqualität
Das Kreislaufprinzip (engl. cradle-to-cradle, vom Ursprung zum Ursprung) definiert das Gebäude als Materiallager. Dieser Ansatz stellt sicher, dass jede Komponente – vom Bauholz bis zum Innenausbau – nach ihrer biologischen oder technischen Verwertbarkeit ausgewählt wird. Dadurch wird das Konzept des Abfalls für den Zeitpunkt des künftigen Rückbaus effektiv eliminiert, da das Gebäude leicht in seine Einzelteile zerlegt und zu neuen Bauwerken zusammengefügt werden kann (Braungart & McDonough, 2002). „Der Prozess der Demontage muss bereits bei der anfänglichen Montage berücksichtigt werden, um Abfall und Komplikationen beim Abbruch zu vermeiden. Wir aktualisieren kontinuierlich eine Datenbank mit Gebäudespezifikationen und Änderungen, die künftigen Eigentümern zur Verfügung steht.”
Sieben Prinzipien für Verbindungen – von fest bis flexibel, ursprünglich entwickelt von Elma Durmisevic in ihrer Dissertation Transformable Building Structures von 2006. Dieses Diagramm ist eine grundlegende Referenz im Bereich Rückbaugerechtes Entwerfen (Design for Disassembly) und kategorisiert, wie Bauelemente gefügt werden – von dauerhaften „festen“ Bindungen bis hin zu hochgradig „flexiblen“ (lösbaren) Verbindungen:
Die sieben Prinzipien sind sortiert von fest (keine Wiederverwendung, kein Recycling) bis flexibel (alle Elemente können wiederverwendet oder recycelt werden).
| Prinzip | Verbindungstyp | Beschreibung |
| I (fest) | Direkte chemische Verbindung | Zwei Elemente sind dauerhaft fixiert (keine Wiederverwendung, kein Recycling). |
| II | Direkte Verbindung zwischen zwei vorgefertigten Komponenten | Zwei Elemente sind bei Montage/Demontage voneinander abhängig (keine Wiederverwendung der Komponenten). |
| III | Indirekte Verbindung mit drittem chemischem Material | Zwei Elemente sind dauerhaft durch ein drittes Material verbunden (keine Wiederverwendung, kein Recycling). |
| IV | Direkte Verbindungen mit zusätzlichen Befestigungsmitteln | Zwei Elemente sind mit einem austauschbaren Zubehörteil verbunden. Wenn ein Element entfernt werden muss, muss die gesamte Verbindung demontiert werden. |
| V | Indirekte Verbindung über abhängige dritte Komponente | Zwei Elemente/Komponenten sind durch ein drittes Element getrennt, weisen jedoch eine Abhängigkeit bei der Montage auf (Wiederverwendung ist eingeschränkt). |
| VI | Indirekte Verbindung über unabhängige dritte Komponente | Es besteht eine Abhängigkeit bei Montage/Demontage, aber alle Elemente könnten wiederverwendet oder recycelt werden. |
| VII (flexibel) | Indirekte Verbindung mit zusätzlichem Befestigungsmittel | Beim Austausch eines Elements bleibt das andere unberührt. Alle Elemente können wiederverwendet oder recycelt werden. |
Unsere Verpflichtung zur rückbaugerechten Konstruktion ist kein allgemeines Konzept, sondern setzt sich aus vielen Mikro-Entscheidungen zusammen. Dazu gehört zum Beispiel die Anwendung des Rasters für offene Strukturen (OS) und ähnlicher Modularitätsprinzipien. Die OS-Methodik nutzt ein gemeinsames geometrisches Raster, um sicherzustellen, dass Komponenten untereinander austauschbar sind und von künftigen Nutzern ersetzt oder umgewidmet werden können (Lommee, 2012). Durch die Einhaltung dieses Rasters wandelt sich das Projekt von einem „feststehenden Produkt“ zu einem „sich entwickelnden System“.
Im Gegensatz zu herkömmlichem Standard-Schnittholz erfordert die Arbeit mit Rundholz eine algorithmische Modellierung, um natürlichen geometrischen Unregelmäßigkeiten Rechnung zu tragen (Menges et al., 2017).
Ansgar Halbfas analysiert lokale Abfallströme, bevor sie in den linearen Entnahme-Herstellungs-Entsorgungs-Zyklus gelangen, und passt Entwürfe so an, dass innerhalb der Wirtschaft verfügbare Materialien integriert werden. Als institutionelle und unternehmerische Starrheit häufig verhinderte, dass Materiallieferungen zur Baustelle umgeleitet wurden – was zu vermeidbarer Entsorgung führte –, stellte Halbfas fest: „Die Materialrückgewinnung ist erfolgreicher, wenn man direkt mit den operativen Vermittlern zusammenarbeitet anstatt mit der administrativen Verwaltung.“ Auf Grundlage dieser Erkenntnisse werden alle künftigen Projekte strikt den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft folgen und die regenerative Nutzung von Ressourcen priorisieren, um die Umweltbelastung zu minimieren (Kirchherr et al., 2017).
Evidenzbasierte Gestaltung und Prototypenerstellung
Um Risiken zu mindern, nutzt das Projekt evidenzbasierte Gestaltung durch die Erstellung von Funktionsmodellen. „Das Haus der Wissenschaften heißt Jungunternehmen und Forschungsgruppen willkommen, um ihre Prototyp-Module und Materialien an unserem zentral in Deutschland gelegenen Standort zu testen. Wir sind bereit, jedes vorhandene Element durch ihr Forschungsmodul oder ihr Material zu ersetzen und dessen Leistungsfähigkeit vor Ort zu vergleichen. Um den wissenschaftlichen Wert zu maximieren, teilen wir relevante Leistungsdaten von vor, während und nach der Testphase“ (A. Halbfas, persönliche Mitteilung). Diese physische Prototypenerstellung ermöglicht es, das hygrothermische und strukturelle Verhalten neuer Details vor dem großflächigen Einsatz zu validieren (Ulrich et al., 2008).
Die Einbeziehung von arbeitsbasiertem Lernen betont die Bildung für verschiedene Interessengruppen. Dieser Ansatz nutzt die Baustelle als Labor für die berufliche Weiterentwicklung und den interkulturellen technischen Austausch, wodurch sichergestellt wird, dass Fachwissen erhalten bleibt und sich weiterentwickeln kann (Alcindor & Jackson, 2023).
Ein nutzerzentrierter Entwurfsprozess stellt sicher, dass die endgültige Umgebung durch biophiles Design das psychische Wohlbefinden der Bewohner fördert (Kellert, 2018).
Die Forschungsarbeiten von Duffy identifizierten ursprünglich vier Zeitschichten (shearing layers) (Duffy, 1992), wobei Stewart Brand dieses Modell später auf sechs Elemente erweiterte (Brand, 1994). Das Konzept stützt sich auf theoretische Grundlagen der Ökologie (O’Neill et al., 1986) sowie der Systemtheorie (Salthe, 1993). Zentral ist hierbei die Annahme, dass systemtheoretische Hierarchien auf unterschiedlichen Zeitskalen ablaufen, was dazu führt, dass zwischen ihnen nur ein geringfügiger oder gar kein Austausch von Energie, Masse oder Information stattfindet. Brand übertrug diese Erkenntnis auf den Hochbau und stellte fest, dass die Adaptionsfähigkeit traditioneller Gebäude darauf beruhte, dass sie eine asynchrone Evolution (slippage) der Schichten ermöglichten: So wurden kurzlebige, schnellere Ebenen (wie die Haustechnik) nicht durch langlebigere, langsamere Strukturen (wie das Tragwerk) behindert. Aus diesem Konzept der Zeitschichten leitet sich das architektonische Entwurfsprinzip des Pace-Layering ab, welches die Systemkomponenten so anordnet, dass eine maximale Anpassungsfähigkeit gewährleistet wird. Dieser Terminus wurde in Brand (1999) eingeführt:
Pace-Schichten ↙︎︎
- Standort (Grundstück): Dies umfasst die geografische Lage, die urbane Verortung und das katasterrechtlich definierte Grundstück, dessen Grenzen und Kontext Generationen von ephemeren Gebäuden überdauern.
- Primärstruktur (Tragwerk): Das Fundament und die lasttragenden Elemente bilden das bautechnische Rückgrat. Aufgrund hoher Kapitalintensität und baustatischer Risiken sind Modifikationen hier weitgehend ausgeschlossen. Die Lebensdauer korreliert mit der physischen Substanz des Objekts (30 bis 300 Jahre, wenngleich nur wenige Gebäude aus anderen Gründen die 60-Jahre-Marke überschreiten).
- Hülle: Die Außenflächen werden heute etwa alle 20 Jahre modifiziert, sei es, um mit ästhetischen Trends oder technologischen Fortschritten Schritt zu halten oder aufgrund umfassender Instandsetzungen. Der jüngste Fokus auf Energieeffizienz führte zu technisch optimierten Fassaden mit erhöhter Luftdichtigkeit und verbesserter thermischer Isolierung.
- Technische Gebäudeausrüstung (Haustechnik): Kommunikations- und Elektroverkabelung, Sanitäranlagen, Sprinkler-Systeme, HLK-Anlagen (Heizung, Lüftung, Klimatechnik) sowie mechanische Komponenten wie Aufzüge und Rolltreppen. Diese Elemente verschleißen oder veralten technisch in Zyklen von sieben bis 15 Jahren. Viele Gebäude werden vorzeitig abgebrochen, wenn ihre obsoleten Systeme zu tief in die Struktur integriert sind, um einen einfachen Austausch zu ermöglichen.
- Raumplan: Die Innenraumaufteilung, also die Konfiguration von Wänden, Decken, Böden und Türen. In dynamisch genutzten Gewerbeimmobilien kann sich dieser Bereich etwa alle drei Jahre ändern; bei besonders beständigen Wohngebäuden können Zeiträume von bis zu 30 Jahren auftreten.
- Ausstattung: Tische, Stühle, Telefone, Bilder; Küchengeräte, Lampen, Alltagsgegenstände; all jene Objekte, deren Position sich in täglichen bis monatlichen Intervallen ändert. Dass Möbel im Italienischen als mobile bezeichnet werden, hat seinen berechtigten Grund.
Die Planungsunterlagen für das Haus der Wissenschaften umfassen ein 4D-Modell mit aktuellen und geplanten Inhalten, Zeichnungen zu verschiedenen Themen sowie Grundrisse und Schnitte. Je nach Detailtiefe und Fertigungsmethode kommen unterschiedliche Bemaßungsdaten und Dokumentationsarten zur Anwendung:
Zeichnungen ↙︎︎
Skizzen ↙︎︎
Dokumentation ↙︎︎
Literatur ↙︎︎
- Mit BIM komplette Baumstämme tragend verbauen, PDF
- Kleine Kunstgeschichte des Deutschen Fachwerkbaus, PDF
- Arbeitsbasiertes Lernen in Kalifornien, PDF
- Mood for Wood in Polen, Tschechien, der Slowakei und Ungarn
- Open Structures Raster/Handbuch, PDF · 4.3
- Cradle-to-cradle Standards, Leitlinien und Methoden, PDF · 2024
- Bauregellisten A, B und C, PDF · 2015
- Technische Baubestimmungen, PDF · 2025
„Günstig bauen darf nicht bedeuten, billig zu bauen: Unsere Strategie der radikalen Ökonomie investiert das Budget nicht in Standardkatalogware, sondern in intelligente, zirkuläre Lösungen und wiedergewonnene Materialien.“
— Ansgar Halbfas, 2023
Ein begrenztes Budget fungiert hierbei als disziplinierender Rahmen für frugale Innovation: minimale Ressourcen erzielen eine maximale Wirkung. (Radjou, 2013).
Wissenstransfer: Eine Erfolgsstrategie
Dies ist nicht nur ein Projektarchiv; es ist ein offenes Buch. Alles, was wir gelernt haben – vom Umgang mit dem deutschen Baurecht bis hin zur cleveren Planung auf engem Raum – steckt nun in unserem Erfahrungsschatz für zukünftige Bauherren. Wer nachhaltig bauen möchte, ohne den finanziellen Rahmen zu sprengen, spart mit uns teures Lehrgeld. Unsere Strategie hilft, Projekte zu beschleunigen und das Budget für das Wesentliche zu nutzen ↗︎
Literaturverzeichnis
Alcindor, M., & Jackson, D. (2023). Transmitting culture through building systems: The case of the tile vault. Buildings, MDPI.
Brand, S. (1994). How buildings learn. Viking.
Brand, S. (1999). Clock of the long now.
Braungart, M., & McDonough, W. (2002). Cradle to cradle: Remaking the way we make things. North Point Press.
Duffy, F. (1992). The changing workplace. Phaidon Press.
Durmisevic, E. (2006). Transformable building structures: Design for disassembly as a way to introduce sustainable engineering to building design & construction. PhD Thesis, TU Delft.
Eastman, C. et al. (2011). BIM handbook: A guide to building information modeling. Wiley.
Grieves, M., & Vickers, J. (2017). Digital twin: Mitigating unanticipated outcomes in complex systems. Digital Twin (pp. 85–113). Springer.
Kellert, S. R. (2018). Nature by design: The practice of biophilic design. Yale University Press.
Kirchherr, J., Reike, D., & Hekkert, M. (2017). Conceptualizing the circular economy. Resources, Conservation and Recycling.
Lommee, T. (2012). The open structures grid manual. OS Foundation.
Menges, A., Schwinn, T., & Krieg, O. D. (2017). Advancing wood architecture: A computational approach. Routledge.
O’Neill, R. V. et al. (1986). A hierarchical concept of ecosystems. Princeton University Press.
Radjou, N., Prabhu, J., & Ahuja, S. (2013). Jugaad innovation: Think frugal, be flexible, generate breakthrough growth. South Asian Journal of Global Business Research.
Salthe, S. N. (1993). Development and evolution: Complexity and change in biology. MIT Press.
Ulrich, R. S., et al. (2008). A review of the research literature on evidence-based design. HERD: Health Environments Research & Design Journal.
Räumliche Organisation und funktionale Distribution
Ebene A (Gewölbekeller & Straßenniveau): Ein polyvalenter subterraner Raum, konzipiert für digitale Präsentationen und gastwirtschaftliche Funktionen. Das Straßenniveau beherbergt einen nach außen gerichteten Service-Point zur sozialen Interaktion sowie eine dedizierte Werkstatt für Fahrradwartung und technische Projektarbeit.
Gemeinschaftszonen (B): Diese Etagen zentralisieren die gemeinschaftliche Infrastruktur. Hier verortet ist die Küche mit angrenzendem Speisebereich, ausgelegt für professionelle Kulinarik und den internationalen gastronomischen Austausch.
Residenzeinheiten (C): Die oberen Ebenen umfassen private Rückzugsräume, die für konzentriertes Studium und regenerative Ruhephasen optimiert sind.
Gebäudekern: Ein vertikaler Garten fungiert als dedizierte Zone für stille Reflexion und botanische Kultivierung.
Operationale Strategie
Das Layout folgt dem Prinzip der vertikalen Zonierung: Ressourcenintensive Infrastrukturen – wie Hauswirtschaft und technische Arbeitsbereiche – werden in den unteren Ebenen zentralisiert. Im Gegensatz dazu befinden sich die privaten Wohneinheiten in den oberen Stockwerken, um eine Balance zwischen kollektivem Engagement und individueller akademischer Fokussierung zu gewährleisten.
