Gebouw van drie verdiepingen gemaakt met 3D-printers en robots

Robots die muren bouwen en 3D-printers die complete vormwerken voor plafondplaten printen: digitale fabricage in de architectuur heeft zich de laatste jaren flink ontwikkeld. Acht experts van ETH Zurich zijn een samenwerking aangegaan met business partners om verschillende nieuwe digitale technologieën, die zij hebben ontwikkeld, in de praktijk te brengen. Dat zal gebeuren met het drie verdiepingen tellende DFAB House.

Digitale processen

De constructie vindt plaats op NEST, een modulair onderzoeks- en innovatiegebouw dat Empa en Eawag, onderdelen van ETH, gebouwd hebben op hun campus in Dusseldörf. Daar worden nieuwe bouw- en energietechnologieën getest onder echte omstandigheden. NEST biedt drie open platformen, waar individuele constructieprojecten – beter bekend als innovatie unites – geïnstalleerd kunnen worden. Onlangs is begonnen met de bouw van het revolutionaire DFAB HOUSE.

Het DFAB HOUSE is niet alleen kenmerkend omdat het digitaal ontworpen en gepland is, maar omdat ook voor de bouw bijna alleen maar digitale processen zijn gebruikt. Met dit pilot project willen de ETH-wetenschappers onderzoeken hoe digitale technologieën constructie duurzamer en efficiënter kan maken en de ontwerppotentie kunnen vergroten. Het design en de planning van individuele componenten is digitaal gecoördineerd en deze worden nu direct op het bouwterrein geproduceerd. Hierdoor is de conventionele planningfase overbodig geworden.

Uiteindelijk zal het gebouw, dat in de zomer van 2018 klaar moet zijn, drie verdiepingen tellen en een vloeroppervlakte van 200 m2 hebben. Het zal dienen als een verblijfs- en werkruimte voor gastonderzoekers van Empa en Eawag en partners van NEST.

Verschillende methoden

Met het DFAB HOUSE worden vier constructiemethoden voor de eerste keer daadwerkelijk ingezet voor bouwkundige applicaties. Constructiewerk begon met de Mesh Mould technologie die eind 2016 de Zwitserse Technology Award won. Een twee meter hoge constructierobot speelt hierbij een centrale rol; het beweegt autonoom op rupsbanden, zelfs in een constant veranderende omgeving. Een staaldraadnetwerk geproduceerd door de robot dient zowel als bekisting en versterking van het beton. Dankzij de dichte structuur van het staaldraadnetwerk en de speciale samenstelling van het betonmengsel, blijft het beton in het raster en loopt het er niet uit.

Het resultaat is een dubbel gebogen dragende muur dat de architectuur van de open werkruimte op de begane grond zal karakteriseren.

De Smart Dynamic Casting technologie wordt gebruikt voor de gevel van de begane grond: het geautomatiseerde robot-slipvormingsproces kan op maat gemaakte betonnen geveldraagprofielen produceren. De twee verdiepingen daarboven, met individuele kamers, worden voorgeproduceerd bij de ETH in Zürich; samenwerkende robots zullen de houten constructie-elementen monteren.

Samenwerking

Volgens ETH-professor en initiatiefnemer van het DFAB HOUSE, Matthias Kohler, is het de variatie van nieuwe bouwtechnologieën die het project uniek maken. “Anders dan constructie-projecten die slechts één digitale technologie gebruiken, zoals 3D-geprinte huizen, brengt het DFAB HOUSE verschillende nieuwe technologieën samen. Dit stelt ons in staat om de voordelen van elke individuele methode te gebruiken en ze architectonisch in te zetten.”

Alle constructiemethoden die gebruikt worden in het DFAB HOUSE zijn de laatste jaren ontwikkeld door onderzoekers van ETH. Het feit dat deze technologieën zo snel hun weg in de praktijk hebben gevonden, is te danken aan een intensieve samenwerking tussen verschillende wetenschappelijke disciplines en succesvolle partnerships tussen wetenschap en industrie. “Deze samenwerking is waardevol voor alle partijen”, stelt Kohler.

Ook als het huis eenmaal af is, zullen digitale technologieën een rol blijven spelen. Zo worden er slimme apparaten en systemen aangebracht die met elkaar communiceren en het gebouw op het gebied van onder andere energie controleren.

Door: Kelly Bakker

Bron: ETH Zürich