Wie man Holz biegt

Vom Ursprung als Baum bis zur Produktform als Balken oder Möbelstück, durchläuft Holz, das in der Architektur und Innenarchitektur verwendet wird, mehrere Stufen und Prozesse. Als nachwachsender Rohstoff und beliebtes traditionelles Baumaterial wird Holz auch oft als vielversprechender Baustoff der Zukunft genannt, der den neuen Anforderungen der Nachhaltigkeit gerecht wird. Doch im Gegensatz zu Beton, dessen Formen selbst die komplexesten Kurven erzeugen können, werden in der Holzarchitektur in der Regel gerade Balken und Platten verwendet. In diesem Artikel werden wir einige Techniken vorstellen, die es ermöglichen, gekrümmte Holzteile in verschiedenen Maßstäben herzustellen, von denen einige handwerklich sind und andere darauf abzielen, den Prozess in größerem Maßstab effizienter und intelligenter zu gestalten.

Wie ein Baum bei starkem Wind schwankt, so hat auch Holz seine eigene Elastizität und kann bis zu einem gewissen Grad gebogen werden, bevor es teilweise oder ganz in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehrt, wenn die Kraft nachlässt. Diese Elastizität hängt direkt von der Holzart und den Abmessungen des zu biegenden Stücks ab. Es ist zwar immer eine Möglichkeit, Holz zu formen, um die gewünschten Kurven zu erhalten, aber diese Methode erzeugt viel Abfall und erfordert sehr erfahrene Arbeitskräfte. Boots- und Möbelbauer verwenden schon seit vielen Jahren gebogenes Holz, um es an hydrodynamische und ergonomische Anforderungen anzupassen. In Gebäuden sind diese Techniken jedoch nicht so weit verbreitet. Es ist zwar immer eine Option, das Holz in die gewünschte Form zu bringen, aber diese Methode erzeugt viel Abfall und erfordert erfahrene Arbeitskräfte. Andere Lösungen erzeugen die Illusion eines organischen Volumens mit geraden Bauteilen, was oft zu interessanten Ergebnissen führt. Mit der zunehmenden Verwendung von Holz als primärem Baumaterial haben einige Architekten versucht, direkt organische Formen für Holzstrukturen zu schaffen, wobei bereits mehrere Beispiele aus verleimtem Schichtholz entstanden sind. Für Architekten ist es wichtig, den Entstehungsprozess dieser Objekte zu verstehen, um sie besser gestalten zu können. Die wichtigsten Methoden zum Biegen von Holz sind:

Dampfbiegen

Der deutsche Tischler Michael Thonet leistete Pionierarbeit bei einer der ersten Methoden, Holz in industriellem Maßstab zu biegen, und seine Stühle mit organischen Formen sind auch heute noch sehr beliebt. Bei dieser Art der Herstellung werden die Holzfasern nicht geschnitten, wodurch die Integrität des Stücks erhalten bleibt. Die Methode besteht vielmehr darin, das Holz zu erhitzen, damit es formbarer wird. In der Regel wird eine Konstruktion, die so genannte Steambox, gebaut, in der das Holz in eine Umgebung mit hoher Temperatur, Dampf und Feuchtigkeit getaucht wird. Bei einer Temperatur von 99 °C verliert das Lignin (ein komplexes organisches Polymer, das die Zellulosefasern verbindet und der pflanzlichen Zellwand Steifigkeit verleiht) an Widerstand, so dass das Holz ohne nennenswerten Widerstand gebogen werden kann. Nach der Entnahme aus dem „Ofen“ muss das Stück sofort in eine Form gebracht und mit Heftklammern befestigt werden. Wenn das Holz abkühlt und trocknet, bleibt das Stück in der Form der Schablone.

Laminiertes Leimholz

Für Architektur und größere Holzbauteile ist die Verwendung von Leimholz die gängigste Methode. Es wird aber auch häufig für Möbelstücke oder sogar für die Herstellung von Skateboards verwendet. Brettschichtholz oder Leimholz ist ein Konstruktionsmaterial, das durch das Zusammenfügen einzelner Holzsegmente hergestellt wird, die mit Industrieklebstoffen (in der Regel Melamin- oder Polyurethanharzklebstoffen) verleimt werden. Die so entstandenen Teile sind sehr haltbar und feuchtigkeitsbeständig und können große Lücken überbrücken und einzigartige Formen bilden. Bei dieser Methode wird weder Hitze noch Dampf eingesetzt. Wenn die Teile nach einer Form mit der gewünschten Krümmung verleimt werden (unter Berücksichtigung der Beschränkungen des Materials und der Art des verwendeten Holzes), ist das Endergebnis ein gekrümmtes Stück.

Kerf Cut

Die Kerf Cut-Methode wiederum wird am häufigsten für die Herstellung von einfachen Tischlerarbeiten verwendet. Es ist auch die wohl einfachste Art, ein Stück Holz zu biegen, ohne dass Maschinen oder große Formen benötigt werden. Sie sollte jedoch niemals für Konstruktionsteile in Betracht gezogen werden. Diese Einschränkung ergibt sich daraus, dass der Kerbenschnitt das Holz strukturell schwächt, indem er auf einer Seite beabstandete Schnitte vornimmt, damit sich das Stück biegen kann. Durch die Anwendung von Kraft ist es möglich, das Stück zu biegen, das dann im Allgemeinen mit einer Holzplatte bedeckt wird.

Neben diesen eher traditionellen Methoden gibt es auch einige Innovationen in der Holzbiegetechnik. Wenn Holz trocknet, kann es sich aufgrund des Einflusses der Holzfasern im Inneren des geschnittenen Stücks auf natürliche Weise verdrehen und biegen. Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich, der Empa und der Universität Stuttgart haben sich diese – normalerweise unerwünschte – Eigenschaft zunutze gemacht und eine neue Technik entwickelt, bei der sich die Holzplatten durch einen kontrollierten Trocknungsprozess in eine vordefinierte Form biegen, ohne dass eine Kraftmechanik zum Einsatz kommt.

Dieser Selbstmodellierungsprozess basiert auf dem natürlichen Quellen und Schrumpfen des Holzes, das durch den Feuchtigkeitsgehalt des Materials verursacht wird. Wenn das feuchte Holz trocknet, zieht es sich senkrecht zur Faser stärker zusammen als längs der Faser. Diese Eigenschaft machten sich die Forscher zunutze, indem sie zwei Holzschichten so miteinander verleimten, dass ihre Faserrichtungen einander entgegengesetzt waren. Diese zweischichtige Platte bildete die Grundlage des neuen Verfahrens. Ein auf diese Weise hergestelltes Holzbauteil bleibt auch bei schwimmender Feuchtigkeit formstabil. Im folgenden Video wird diese Methode näher erläutert:

Mit der geförderten und weiter verbreiteten Verwendung von Holz als Baumaterial wurde auch verstärkt geforscht und experimentiert. Meister wie Zumthor und Alvar Aalto sind dafür bekannt, die Möglichkeiten von Holz als Baumaterial bis zum Äußersten auszureizen. Aber das Verständnis für die Beschränkungen und Möglichkeiten der Materialien, mit denen wir arbeiten, ist ein Ausgangspunkt für jede Art von Innovation. Die Möglichkeiten der Verwendung von Holz und organischen Formen sind zahlreich, und bei der Gestaltung ist es wichtig, die Komplexität zu verstehen und nach neuen Lösungen zu suchen.