BioMat: Biobasierte, umweltfreundliche Materialien und modulare Bauteile

BioMat ist ein architekturgeleitetes Unternehmen und Forschungsnetzwerk mit Sitz in Deutschland und Dänemark. Es entwickelt biobasierte, umweltfreundliche Materialien und modulare Bauteile für den Bau- und Architekturkontext. Dabei wird Architekturwissen mit digitalen Fertigungstechnologien, computergestütztem Design und Materialforschung kombiniert. Besondere Schwerpunkte sind Biokomposite auf Basis pflanzlicher Fasern (z. B. Flachs, Stroh) und die Entwicklung flexibler, recycelbarer Produkte wie »Bioflexi«.

Hersteller: BioMat GmbH und BioMat TGU@TTI GmbH, BioMat (ITKE, Universität Stuttgart), BioMat (Kopenhagen)

Das Material ist hergestellt aus

• Naturfasern wie Flachs, Stroh, Weizen-, Mais-, Reis-, Hafer-, Gersten-, Roggenstroh
• Agrarwirtschaftliche Reststoffe
• Bindemittel: Duroplaste (z. B. Epoxidharze), Thermoplaste (z. B. PLA, Polyolefine) oder thermoplastische Elastomere
• Harze mit hohem Bioanteil (z. B. 60 Prozent biobasiert)
• Recyceltes Hartholz (z. B. bei Brückenprojekten)

Produktionsprozess

Je nach gewünschter Geometrie und Anwendung:

• Digitale Fertigungstechniken (u. a. 3D-Druck, TFP: Tailored Fiber Placement, robotergestütztes Wickelverfahren)
• Pultrusion mit Endlosfasern und Harzsystemen um Profile zu erzeugen, Extrusion mit Kurzfasern, Press- und Moldingverfahren, Infusionstechniken oder CNC-Bearbeitung
• Kombination von Faserverstärkung mit Formgebung über Furnierschichten (z. B. „Bioflexi“-Platten)
• Entwicklung und Testung nach bestehenden Normen (z. B. Brandschutzklasse B1 durch MPA Stuttgart)
• Fertigung in Einzelfertigung oder Serie möglich – ohne Skalierungsnachteile
• Kooperationsnetzwerk mit europäischen Industrie- und Forschungspartner:innen

Anwendung

• Innenausbau: Möbel, akustische Elemente, Bodenbeläge, Trennwände, Deckenverkleidungen, Dämmstoffe
• Außenbereich: Fassadenelemente, Pavillons, freigeformte Leichtbaukonstruktionen
• Infrastruktur: z. B. Geländer und Tragwerke von Brückengeländer (z. B. Smart Circular Bridge in Ulm)
• Prototypische Anwendungen in Architekturpavillons und EU-Forschungsprojekten

Umweltauswirkungen

Vorteile:

• Verwendung lokal verfügbarer Pflanzenfasern und Agrarabfälle
• Substitution fossiler Materialien durch biobasierte Alternativen
• Reduktion des CO₂-Fußabdrucks um bis zu 60 % im Vergleich zu konventionellen Materialien
• Materialien sind teilweise recycelbar oder sogar kompostierbar
• Keine Nutzung von Lebensmitteln als Rohstoffbasis

Herausforderungen:

• Duroplaste sind nicht recycelbar – lediglich downcycelbar
• Lebenszyklusanalyse entscheidend: nicht jeder Biokunststoff ist klimafreundlich
• Lokale Verfügbarkeit und Konsistenz von Agrarreststoffen schwanken

Gesundheit

• Geringe Emissionen durch biobasierte Rohstoffe
• Unbedenkliche thermoplastische Bindemittel (z. B. TPEs)
• Einsatz nicht toxischer Harze bei Innenraumanwendungen
• Gute Akustik- und Dämmwerte verbessern Raumklima
• Brandschutz geprüft und zertifiziert (z. B. Fassadenplatten mit B1)

Kontakt

BioMat GmbH und BioMat TGU@TTI GmbH
Assoc.-Prof. Dr.-Ing. M.Sc. Eng. Arch. Hanaa Dahy, Geschäftsführerin
contact@biomatarchitecture.com

Der Großteil der vorgestellten Forschungsprojekte entstand in der Abteilung für Biobasierte Materialien und Stoffkreisläufe in der Architektur (BioMat) – eine 2016 neu gegründete Forschungsgruppe im ITKE (Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen – Fakultät 1 Architektur und Stadtplanung) der Universität Stuttgart. Die Projekte werden nun von den Unternehmen BioMat GmbH und BioMat TGU@TTI GmbH, sowie dem Lehrstuhl BioMat@Copenhagen an der Aalborg Universität Kopenhagen weiterentwickelt.