Architektur neu und anders denken: Achim Menges, Professor an der Universität Stuttgart, wird für seine interdisziplinäre Forschungen auf dem Gebiet der digitalen Planungsmethoden und robotischen Fertigung in der Architektur mit dem Gottfried Wilhelm Leibniz-Preis 2023 ausgezeichnet.

Der Schritt ins Ausland verändert für junge Menschen auf dem Weg in den Beruf vieles, für manche alles. Auch für Achim Menges war das DAAD-Stipendium, das ihn nach dem Grundstudium der Architektur an der TU Darmstadt an die Architectural Association (AA) School of Architecture in London führte, ein solcher Schlüsselmoment. „Das grundsätzlich andere in London war, dass man dort nicht nur Konventionen gelernt hat, sondern auch, sie zu hinterfragen“, erinnert sich Menges. Daraus ergab sich eine Fragestellung, die den Architekturprofessor bis heute in seiner Forschung beschäftigt. Damals, zu Beginn der 2000er-Jahre, kamen in der Architektur viele digitale Technologien auf den Markt. „Hier zeigte sich aber eine Diskrepanz zwischen dem, was sich digital planen ließ, und dem, was man physisch bauen konnte. Die digitale Welt der Architektur und die tatsächliche bauliche Welt drifteten immer weiter auseinander – und der Computer war das Vehikel dafür. Dabei sollten uns die digitalen Technologien doch eigentlich ein viel besseres Verständnis der materiellen Welt ermöglichen, anstatt uns immer weiter davon zu entfernen.“ So stellte er sich schon als Architekturstudent die Frage: Wie können wir über digitale Technologien viel mehr von der Logik des Materials und des physischen Bauens in die Planung einbeziehen?

Inspirationsquelle für diese Überlegungen waren die Arbeiten von Frei Otto (1925–2015), einem der bedeutendsten deutschen Architekten, der an der Universität Stuttgart lehrte und forschte. Otto verwirklichte mit seinen Partnern die Zeltdachkonstruktionen der Sportstätten im Münchener Olympiapark, deren Formen er aus Seifenhäuten abgeleitet hatte. Diese Anfang der 1970er-Jahre revolutionäre Entwurfsmethode der Formfindung in die Computertechnologie zu übertragen, war Menges’ Grundidee. Deshalb war die Universität Stuttgart für ihn „der einzige Ort“, an den er 2008 – nach seiner Zeit in London und einer Professur an der Hochschule für Gestaltung Offenbach – wechseln wollte. Dort leitet der gebürtige Mannheimer seitdem das Institut für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD). Zudem ist Menges Sprecher des 2019 gegründeten Exzellenzclusters „Integratives computerbasiertes Planen und Bauen für die Architektur“ (INTCDC) an der Universität Stuttgart, das im Rahmen der Exzellenzstrategie zur Stärkung der Spitzenforschung in Deutschland für sieben Jahre zur Förderung ausgewählt wurde. Die anfangs romantische Vorstellung im Sinne einer tief verwurzelten Inspiration, die ihn damals nach Stuttgart führte, hat sich aus Menges’ heutiger Sicht bestätigt: „Die Kultur einer Zusammenarbeit von Architektur und Bauingenieurwesen ist in Stuttgart seit Jahrzehnten fest verankert, ebenso die Tradition, wie Ingenieur- und Naturwissenschaften auf Augenhöhe mit Erkenntnisgewinn für beide Seiten kooperieren.“

Forschungsschwerpunkt: Digitalisierung des Bauens

Bauen, wie wir es heute kennen, ist vor allem von dem Ziel geprägt, den Planungs- und Bauaufwand möglichst gering zu halten. Auf diese Weise entstehen aber Gebäude, in die mehr Material und Energie investiert wird als notwendig. Die Vision der Forschung am Stuttgarter Exzellenzcluster beschreibt Menges so: „Wir investieren ein Mehr an Aufwand in die Planung und auch in die Bauerstellung, dafür können wir mit wesentlich weniger Energie, Ressourcenverbrauch und Material Gebäude bauen, die dazu auch noch attraktiver sind.“ Dabei orientieren sich Menges und seine Kolleginnen und Kollegen an den Wirkprinzipien der Natur, die sie auf das Bauen übertragen. Denn ein Grundsatz in der Natur lautet: Material und Energie sind knapp, Form ist günstig. Hier finden sich komplexe Formen und ausdifferenzierte Strukturen, weil immer nur so viel Werkstoff wie nötig zum Einsatz kommt. In einer Zeit, in der beim Bauen das Material ökologisch und auch ökonomisch teurer wird, gewinnt dieser Gedanke zunehmend an Relevanz.

Der zusätzliche Planungs-und Bauaufwand, der entsteht, um komplexere Formen zu realisieren, lässt sich mittels digitaler Techniken kompensieren. Der Wissenschaftler erklärt den Kern seiner Forschung: „Es gibt im Bauwesen einen massiven Ruf nach Digitalisierung. Bisher werden Planungs- und Fertigungsverfahren computerisiert und automatisiert, die für ein prädigitales Bauen gedacht sind. Doch so bleibt das volle Potenzial der digitalen Technologie ungenutzt. Denn ihr wesentliches Potenzial ist integrativ. Wenn wir das heben wollen, auch im Sinne einer zukunftsfähigen Architektur, müssen wir die Planungsmethoden, Fertigungs- und Bauprozesse sowie dazugehörige Material- und Bausysteme ganzheitlich und rückgekoppelt miteinander neu und anders denken. Nur dann kommt man wirklich zu innovativen Lösungsansätzen.“

Mehr Form, weniger Material: der BUGA Holzpavillon

Ein Bauwerk, in dem sich Menges’ Forschungsschwerpunkte exemplarisch manifestieren, ist der Holzpavillon für die Bundesgartenschau 2019 in Heilbronn. Die segmentierte, 500 Quadratmeter große Schalenkonstruktion aus unterschiedlichen Holzsegmenten basiert auf biologischen Prinzipien des Plattenskeletts von Seeigeln. Dieses Mehr an Form führte zu einer enorm leichten, extrem materialsparenden Konstruktion. Für den automatisierten Zusammenbau und die Fräsbearbeitung der 376 maßgeschneiderten Segmentbauteile wurde eine Roboter-Fertigungsplattform entwickelt. Dieses Herstellungsverfahren gewährleistete, dass alle Holzsegmente wie ein großes, dreidimensionales Puzzle millimetergenau zusammengesteckt wurden. „Der Pavillon ist eine genuin digitale Holzbauweise, die man noch vor wenigen Jahren so nicht hätte planen und bauen können“, erklärt der Architekturprofessor. Beim Einsatz von Robotern auf der Baustelle gehe es aber nie darum, dass die Maschine die Aufgaben des Menschen übernehme, sondern darum, neue Formen der Mensch-Maschine-Interaktion zu entwickeln. Der Bau des temporären Veranstaltungsraums der BUGA war von Anfang an auf eine Kreislaufbauwirtschaft ausgerichtet. Der Pavillon wurde im Herbst 2022 komplett zurückgebaut und im Februar 2023 auf der BUGA in Mannheim wieder aufgebaut – ohne dass ein einziges Teil ersetzt werden musste.

Verbindung von Forschung und Praxis

Der Übergang von Forschung und Praxis in der Architektur war für Menges, der direkt nach seinem Abschluss an der AA in London dort auch unterrichtete, schon immer fließend. „Ich habe das nie stark getrennt. Die Praxis, die mich interessiert, setzt immer eine Forschung voraus, auf der diese Praxis aufbaut. Ich bin froh, dass nach 20 Jahren mit einem sehr starken Forschungsschwerpunkt – einer Zeit, in der wir auch immer Projekte realisiert und gebaut haben – jetzt doch größere Bauprojekte anstehen, in denen unsere Forschung zum Ausdruck kommt und die eine andere Form der Architektur ermöglichen“, so der 47-Jährige. Aktuell planen er und sein Team für das Exzellenzcluster an der Universität ein Objekt, das bereits 2025 fertiggestellt werden soll: ein klimaneutrales mehrgeschossiges Gebäude mit genuin digitalen Bausystemen, vorwiegend im Holzbau. Dass ein Projekt in einem so kurzen Zeitraum von der Grundlagenforschung über die Entwicklung der dazugehörigen Planungs- und Fertigungsmethoden und vor allem Bausysteme umgesetzt werde, sei ungewöhnlich, räumt Menges ein. „Aber für uns gehört auch das Bauen eines Gebäudes zur Grundlagenforschung in der Architektur dazu, weil wir nur so unser Experiment evaluieren und verifizieren können. Forschung bedeutet, über den Stand der Technik hinauszugehen. Wenn ich aber über den Stand der Technik hinausgehe, muss ich vielleicht auch mehr Praxis in die Forschung tragen – und nicht umgekehrt mehr Forschung in die Praxis. Das heißt aber nicht, dass wir angewandter forschen wollen, sondern eine andere Vorstellung davon bekommen müssen, was Forschung in der Architektur eigentlich bedeutet.“ Deshalb habe ihn auch der Leibniz-Preis sehr gefreut – weniger als persönliche Auszeichnung, sondern weil ihm die Verleihung das Gefühl vermittle, dass diese spezifische Ausprägung von Forschung in der Architektur inzwischen auch als würdiger Beitrag zur Wissenschaft gesehen werde.

So verhilft der Leibniz-Preis dazu, der Vision einer zukunftsfähigeren Architektur immer näher zu kommen. Dabei gehe es nicht nur um Klimaneutralität, sondern auch darum, einen Beitrag zu leisten, die sich anbahnende Klimakatastrophe zu minimieren. Menges: „Das können wir, indem wir mit natürlichen Bauwerkstoffen bauen, die im besten Fall CO2 einlagern können für einen längeren Zeitraum. Wir brauchen eine attraktive Architektur, die langlebig ist und in ihrer Dauerhaftigkeit aus ökologischen Baustoffen besteht, also auch Teil einer regenerativen Bauökonomie ist und gleichzeitig Teil einer neuen digitalen Baukultur.“ Dass er und sein Team durch das Preisgeld in Höhe von 2,5 Millionen Euro die eingeschlagene Forschungsrichtung an der Universität Stuttgart mit einem noch größeren Maß an Freiheit und Konzentration vorantreiben können, empfindet der Wissenschaftler als großes Privileg.

Britta Hecker (15. März 2023)