Der Hersteller aus Florida wächst in der einzigartigen Nische der Architekturstoffe

Das Pompano Beach Amphitheatre verwendet eine Kombination aus Stoff und Baustahl, die alle durch verschiedene Verbindungen unter Spannung gehalten werden.

An einem sonnigen Nachmittag in Florida zeigte German Buitrago auf die weitläufige Markise, die das neue Pompano Beach Amphitheater schützt. Die geschwungenen Linien werden durch fachmännisch geformten Baustahl erzeugt, der gespanntes Gewebe trägt. Die Sache ist, dass „unterstützen“ wirklich nicht das richtige Wort ist. Die gesamte Struktur, einschließlich des beschichteten Gewebes, das sich dramatisch über und zwischen den Stahlbauteilen wölbt, steht unter Spannung.

„Sobald es unter Spannung steht“, sagte Buitrago, „verhält sich das Gewebe genauso stark wie Stahl.“ Der technische Name dafür ist eine zugfeste Membranstruktur, und die Hersteller, die sie bauen, spielen in der hochspezialisierten Nische der Architekturgewebe.

Buitrago und sein Geschäftspartner Tim Nee sind Miteigentümer von Big Span Structures, einem Metall- und Stoffhersteller mit Sitz in Summerfield, Florida. Der Betrieb verfügt über alle Annehmlichkeiten eines modernen Fab-Shops: 3D-Plasmaschneiden für Strukturformen, einen Plasmaschneidetisch, und Abkantpressen. Es beschäftigt aber auch Architekten und Ingenieure und verfügt über einen äußerst flexiblen Schweiß- und Montagebetrieb, der sich von einem Auftrag und sogar von einer Schicht zur nächsten komplett ändern kann.

Sie alle arbeiten zusammen, um utilitaristische Strukturen zu schaffen, die künstlerische Aussagen machen. Manche sind schlicht, andere skurril, aber alle zeigen, was passieren kann, wenn Stoff und Metall in perfekter Spannung hergestellt werden.

Buitrago ist seit 1985 in der Architekturstoffbranche tätig, Nee seit 1993. Ihre Karrieren kreuzten sich viele Male, und 2008 beschlossen die beiden, gemeinsam ein Unternehmen zu gründen. Aus dieser Partnerschaft entstand Big Span.

Die beiden kauften ein 50.000 Quadratmeter großes Grundstück. Ein Teil davon war der Stoffherstellung gewidmet, der Rest der Fertigung und Montage der Baustahlteile. Heute verfügt das Unternehmen über eine Fläche von 30.000 Quadratmetern. Das Fertigungs- und Montagewerk für Baustahl befindet sich auf einem 7 Hektar großen Grundstück außerhalb von Summerville, südlich von Ocala – viel Platz für große Projekte. Im Jahr 2017 wurde die Stoffproduktion auf eine Fläche von 45.000 Quadratfuß verlegt. Werk in Guadalajara, Mexiko.

Wie das Schweißen von Metall ist auch das Hochfrequenzschweißen (RF) von Stoffen, die entweder mit Polyvinylchlorid (PVC) oder Polytetrafluorethylen PTFE (Glasfaser) beschichtet sind, eine Wissenschaft. Wie Buitrago erklärte: „Um PVC zu schweißen, wendet man Hitze darauf an. Aber um eine Haftung zu erreichen, muss die Hitze von der HF-Maschine erzeugt werden. Durch die Anwendung von HF werden die Moleküle des PVC selbst etwa fünf Sekunden lang aufgebrochen. Dann lässt man es 20 Sekunden lang abkühlen. Sobald es abgekühlt ist, bildet es eine feste Verbindung, die stärker ist als der Stoff selbst.

„Bei PTFE verwenden wir eine ähnliche Technik, aber anstelle von RF wenden wir nur für ein paar Sekunden Wärme mit Stahlplatten an, die auf 500 bis 600 Grad Fahrenheit erhitzt werden. Sobald es wieder abkühlt, entsteht eine Verbindung, die stärker ist als die.“ Stoff selbst.“

Auf dem Campus des Unternehmens in Florida gibt es zwei Einrichtungen, eine für CNC-Fertigungsgeräte und eine für Schweißen und Montage. Die CNC-Werkstatt schneidet Stahlplatten und -rohre mit hochauflösenden Plasmaschneidgeräten. „Dazu gehört eine CNC-Plasmamaschine, die in drei Dimensionen schneiden kann“, sagte Buitrago. Die Maschine schneidet Rund-, Rechteck- und Vierkantrohre sowie verschiedene Strukturformen. „Wir können grundsätzlich jedes Stück Stahl mit einer Dicke von bis zu 1,5 Zoll schneiden.“

Die Werkstatt verfügt außerdem über Blechwalzen sowie eine horizontale Dreiwalzenbiegemaschine, die Rohre und Strukturformen mit einem Durchmesser von bis zu 8 Zoll formen kann. Größere Teile werden zu einem speziellen Walzenbiegebetrieb geschickt. „Sie haben für uns Rohre mit einem Durchmesser von bis zu 30 Zoll gerollt“, sagte Buitrago.

Obwohl Big Span über zahlreiche moderne Geräte verfügt, ist sein Fab-Shop nicht einzigartig. Arbeiter schneiden Blech- und Strukturformen. In der Abteilung Strahlreinigung und Nasslackierung werden einzelne Werkstücke oder geschweißte Baugruppen bearbeitet. Da ist nichts Ungewöhnliches.

German Buitrago (links) und Tim Nee, Mitbegründer von Big Span Structures, stehen in der Nähe des Pompano Beach Amphitheatre, ein Job, der zeigt, wie Baustahl und PVC-beschichtetes Gewebe unter Spannung zusammenarbeiten.

Wenn man jedoch zur Schweiß- und Montageanlage geht, kommt die ungewöhnliche Natur der Fertigungen von Big Span zum Vorschein. Frei von Säulen und anderen Hindernissen verändert sich der gesamte Raum je nach Aufgabenmix auf dem Boden. Produktionsleiter beginnen praktisch alle paar Wochen mit einer leeren Leinwand und gestalten die Fabrikhalle so, dass sie für eine bestimmte Mischung von Aufgaben geeignet ist.

Die Werkstatt stellt Schweißer ein, die wissen, wie man aus der Position heraus arbeitet und eine Vielzahl von Verbindungskonfigurationen schweißt. Komplette Schweißeinrichtungen – Drahtvorschub, Schutzgas, Stromquellen – können auf Wagen dorthin transportiert werden, wo sie benötigt werden. Dies geschieht häufig neben einigen einzigartigen Schweißtischen mit kundenspezifischen Vorrichtungen. „Deutsch hat diese Tische tatsächlich entworfen“, erklärte Nee. „Sie verfügen über verstellbare Platten, bei denen es sich im Wesentlichen um Go/No-Go-Messgeräte handelt.

„Es ist nicht so, dass wir ein Gebäude bauen“, fuhr Nee fort. „Wir stellen tatsächlich ein Kunstwerk her. Es ist, als würden wir eine Statue herstellen. Möglicherweise müssen wir sie jedes Mal anders schnitzen, wenn wir eine neue herstellen müssen. Bei bestimmten Jobs haben wir manchmal Glück und haben viel.“ aus sich wiederholenden Teilen. Wenn das passiert, könnte der Boden wie eine normale Fabrik aussehen, [mit Reihen von Schweißzellen, die Teile herstellen, die zur Lackierung und Endmontage geschickt werden]. Aber es gibt auch Zeiten, in denen alles anders ist und wir uns darauf einstellen müssen . Das Projekt bestimmt, wie wir die Fabrik gestalten.“

Ende 2021 wies Buitrago auf eine Unterteilung in drei verschiedene Abschnitte hin – drei Wertströme, die speziell für drei Projekte konzipiert wurden, die alle gleichzeitig laufen. „Das hängt von der Größe des Projekts ab, aber wir versuchen, nicht mehr als vier auf einmal zu bearbeiten, insbesondere wenn Aufträge eine große Anzahl kleiner Teile erfordern. Bei mehreren Projekten können wir bis zu 3.000 kleine Platten und andere Formen haben.“ werden auf unseren CNC-Geräten geschnitten, und sie alle gehen an unterschiedliche Projekte.“

Bevor ein Projekt vor Ort verschickt wird, führt Big Span eine Testmontage außerhalb des Werks durch, um sicherzustellen, dass alle Teile richtig zusammenpassen und um Probleme vor Ort zu vermeiden. Hier arbeiten Monteure mit maßgeschneiderten Geräten, die dabei helfen, das Gewebe und den Baustahl zu verbinden und alles auf genau die richtige Spannung zu bringen.

„Wir entwickeln Platten und einige einzigartige Geräte, die ausschließlich dazu dienen, die Stoffkante zu greifen und sie in Richtung des Spannsystems des Stahls zu ziehen“, sagte Nee. „Und natürlich ist alles vorberechnet, wenn wir den Stoff mustern. Wir wissen, dass wir den Stoff in jede Richtung um einen bestimmten Betrag dehnen müssen. Die Spannvorrichtungen sorgen dafür, dass sich der Stoff, sobald er gespannt ist, genauso stark verhält wie.“ der Stahl."

Die Architekten und Ingenieure von Big Span führen Finite-Elemente-Analysen (FEA) durch, um die Spannung und Kompression zwischen Baustahl und Gewebe zu testen und sicherzustellen, dass die Teile Schneelast- und anderen wetterbedingten Anforderungen genügen. Ingenieure haben nicht unbedingt Angst, dass der Stoff unter Druck reißt. Tatsächlich machen sie sich mehr Sorgen um den Baustahl. Wenn die Stahlkonstruktion falsch dimensioniert oder auf andere Weise falsch konstruiert oder hergestellt wird, „kann das Gewebe die Stahlkonstruktionen tatsächlich auseinanderreißen“, sagte Nee. „Man kann mit dem Stoff ein Fachwerk buchstäblich verdrehen. Alle Komponenten arbeiten zusammen, wenn sie auf volle Spannung gebracht werden.“

Die Werkstatt arbeitet auch mit einer Vielzahl von Verbindungen, von denen viele jeden Verbindungstechniker beeindrucken würden, der bei einem Bau- oder Detailbauer arbeitet. „Wir entwerfen ständig neue Verbindungen, um bestimmten Formen gerecht zu werden“, sagte Buitrago.

Bei diesen Verbindungspunkten geht es um mehr als nur die üblichen Bauformen. „Wir passen unsere Strukturkomponenten oft individuell an“, erklärte Buitrago. „Manchmal haben wir ein Rohr mit einem Durchmesser von 18 Zoll bis hin zu einem Durchmesser von 12 Zoll, und das Rohr hat eine Spannweite von 50 Fuß. Niemand stellt so ein Rohr her, also müssen wir es durch Zusammenschweißen von Rohrabschnitten herstellen.“

Einige Designs erfordern auch enge Radien an den Strukturelementen, eine Entscheidung, die oft aus ästhetischen Gründen getroffen wird. „Auch diese können als Kunstwerke betrachtet werden“, sagte Nee. „Wir verwenden bestimmte Elemente, um die Struktur ästhetisch ansprechender zu gestalten. Das bedeutet, dass wir beim Biegen bestimmte Tricks anwenden, um Elemente, insbesondere Rohre, auf einen engen Radius zu biegen.“ Sie beobachten die Ovalität des runden Rohrs und die Faltenbildung bei quadratischen und rechteckigen Rohren, indem sie Dorne und andere handwerkliche Tricks verwenden (z. B. Sand in den Innendurchmesser des Rohrs packen oder Wasser- oder Luftdruck verwenden).

In der CNC-Abteilung von Big Span schneidet ein 3D-Plasmaschneider eine Gehrung an einem Vierkantrohr.

Das Unternehmen fertigt alles innerhalb sehr enger Toleranzen, die so eng sind, dass Ingenieure die Baustelle besuchen und mit einem 3D-Punktwolkenscanner sicherstellen, dass ihr digitaler Entwurf alle Hindernisse oder andere Variablen im Bau berücksichtigt – was besonders wichtig ist, wenn die Stoffstruktur befestigt werden soll an neue oder bestehende Strukturen.

„Sobald alles in der Werkstatt produziert ist“, sagte Nee, „gehen wir noch einmal mit dem Scanner zur Baustelle, um sicherzustellen, dass wir innerhalb der Toleranz liegen.“

Big Span beschäftigt etwa 50 Mitarbeiter, arbeitet aber auch mit etwa 100 unabhängigen Auftragnehmern und Installationsteams in den gesamten USA zusammen. Der spezialisierte Charakter dieser Teams spiegelt den Gesamtcharakter der Nische von Big Span in der Strukturfertigung wider.

Nee fasste es so zusammen: „Das sind spezialisierte Leute, die jahrelange Erfahrung in der Installation des Stoffes haben. Es ist eine kleine, enge Branche, und wir kennen die meisten Leute darin. Der Stoff ist wirklich einzigartig und es gibt nur sehr wenige Unternehmen in der Nähe.“ Welt machen die Art von Arbeit, die wir machen.