Dieses Haus stammt aus dem 3-D-Drucker
ETH-Forschende haben in Zusammenarbeit mit der Industrie in Dübendorf ein Haus hingestellt, das neue Massstäbe für die Baubranche setzen könnte.
Die Baubranche muss allmählich umdenken, glaubt man den Erschaffern des DFAB House in Dübendorf. Die ersten vier Buchstaben stehen für Digital Fabrication, die eine neue Baukultur einleiten soll. «Das Jobprofil wird sich künftig für Architekten, Planer und Handwerker ändern», sagt Matthias Kohler, ETH-Professor für Architektur und digitale Fabrikation.
Was das heisst, zeigt der Prototyp eines Hauses, das digital entworfen, geplant und weitgehend auch gebaut wurde. Kohler hat zusammen mit dem ETH-Architekten Konrad Graser das Konzept für das einzigartige, dreigeschossige Gebäude entwickelt. Das Haus steht auf der obersten Plattform des Innovationsgebäudes Nest des Materialforschungsinstituts Empa und des Wasserforschungsinstituts Eawag.
Nest ist ein Grossforschungslabor, in dem in Echtzeit unter realen Bedingungen Neuentwicklungen eingesetzt werden, die sich bisher nur im Labor bewährten. Hier wird geplant, gewohnt und geschlafen – und alles in einer technologischen Umgebung, die es sonst noch praktisch nirgends gibt. So wird es auch im DFAB House sein. «Es ist das weltweit erste voll funktionsfähige Wohnhaus, das am Computer entworfen wurde», sagt Kohler. Beteiligt waren Forschende von 8 Professuren der ETH Zürich und 25 Schweizer Unternehmen.
Neue Möglichkeiten
Das Haus bietet für jede Gefühlslage etwas. Gemütlich ist es zum Beispiel auf dem Sofa in der spartanisch eingerichteten Nische der geschwungenen Betonwand, die den Wohnraum trennt. Sie ist das Produkt eines mobilen Bauroboters. Die Maschine hat an Ort die Gitterstruktur konstruiert, die gleichsam Schalung und Verstärkung ist. Ein speziell entwickelter Beton wurde hineingegossen und von Hand verstrichen. Die Wand trägt die gut 16 Tonnen schwere Betondecke, die durch komplizierte Ornamentstrukturen auffällt.
Den arbeitsintensivsten Teil übernahm ein 3-D-Drucker. Er stellte die Schalungsteile her, die dann mit faserverstärktem Beton ausgegossen wurden. So wurden die Deckenelemente für die Montage vorproduziert.
Bildstrecke: Digital geplant, digital gebaut
Wer viel Licht braucht, fühlt sich dank zwei Glasfronten im Wohnraum wohl. Fünfzehn individuell geformte Betonpfosten tragen die Fenster. Die massgeschneiderten Säulen wurden durch ein digital gesteuertes Gleitschalungsverfahren hergestellt. Das heisst: Eine bewegliche Schalung wird mit Beton gefüllt, die den Baustoff während des Aushärtens zu einem Pfosten formt. Die Bauteile werden jeweils in einer Fertigungshalle vorfabriziert.
Die oberen zwei Stockwerke sind für Holzliebhaber gemacht. Sie bestehen aus einem komplizierten Balkenkonstrukt. Zwei Bauroboter haben im Robotic Fabrication Lab an der ETH Zürich mit den 487Balken millimetergenau sechs Gerüstmodule konstruiert, die dann auf der Baustelle zusammengebaut wurden.
Ressourcen werden gespart
«Wir konnten realisieren, was vor fünf Jahren noch unerreichbar war», sagt Kohler. Die Kosten standen dabei noch nicht im Zentrum, ökologische und energetische Fragen wurden zwar nicht ausgeblendet, aber waren für dieses Projekt sekundär. In erster Linie ging es darum, neuartige Bautechnologien im Labor nun real anzuwenden.
«Aber es ging auch um einen neuen Umgang mit Ressourcen», sagt Kohler. Dank dem neuen digitalen Verfahren ist zum Beispiel die Betondecke nur noch ein Drittel so schwer wie herkömmliche Betonplatten. Material und Zeit wurden beim Bau der geschwungenen Wand durch den Bauroboter gespart. Die Fassade in den oberen zwei Stockwerken besteht aus zwei Membranplatten aus speziellem Kunststoff mit Aerogel-Dämmstoff dazwischen. Sie soll einer herkömmlichen Gebäudeisolation ebenbürtig sein. Mit dem Unterschied: Die Fassade ist maximal 12 Zentimeter dick und vollkommen rezyklierbar.
«Die hier eingesetzte Technologie ist eine von vielen Anwendungen, sie wird die Arbeitsprozesse verändern», sagt Konrad Graser, leitender Architekt des Projekts. Denn die Digitalisierung der Baukultur eröffnet für Architekten und Planer neue Dimensionen. «Das architektonische Potenzial ist immens», ergänzt Matthias Kohler. Die Technologien kämen aber noch kaum auf die Baustellen. Die Automatisation ist vergleichbar mit der Digitalisierung in der Autoindustrie. Das Problem ist jedoch, dass Roboter nicht sehr flexibel sind, wenn sich die Umgebung verändert. Und das ist auf Baustellen oft der Fall.
Branche noch unsicher
Wie schnell sich die digitale Fabrikation in der Baubranche verbreiten wird, kann niemand sagen. «Unsere Mitglieder oszillieren zwischen Angst, Ablehnung und Euphorie», wird Stefan Cadosch in einem Blog der Schweizerischen Akademie der technischen Wissenschaften zitiert. Cadosch ist Präsident des Schweizerischen Ingenieur- und Architektenvereins. Befürchtungen, dass man die Entwicklung verpasse, seien jedoch unbegründet, die Verbände hätten Zeit genug, die Veränderungen anzunehmen.
Die Digitalisierung wird die Arbeitswelt im Baugewerbe jedenfalls verändern. Der Roboter soll jedoch laut ETH-Architekt Matthias Kohler nicht den Handwerker ersetzen. «Er ist eine Ergänzung. Handwerker brauchen wir nach wie vor, sein praktisches Wissen darf nicht verloren gehen». Die Roboter führten nur Arbeiten aus, die sich wiederholen. «Durch die digitalen Möglichkeiten beginnt aber die Zusammenarbeit zwischen Architekten, Planern und Handwerkern bereits in der Entwurfsphase», sagt Kohler.
Bauen, so sind die Erschaffer des DFAB House überzeugt, wird in Zukunft kreativer.
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