Technische Innovation

DFAB House: Schweizer bauen komplettes Haus mit digitaler Technik

Sabine Berger Autorin, Hemd & Hoodie

Mit dem DFAB House bauen ETH-Forscher das weltweit erste Haus, das weitgehend mit digitalen Prozessen entworfen, geplant und auch gebaut wird.

Von Robotern, die über Nacht einen Rohbau mauern, bis hin zu 3D-Druckern, die ganze Brücken direkt vor Ort errichten – digitale Technologien sind im Begriff, die Art zu Bauen grundlegend zu verändern. Wie deren Einsatz künftig nicht nur in künstlichen Versuchsumgebungen, sondern in der Praxis aussehen könnte, testet derzeit ein Forscherteam der ETH Zürich. Mit dem DFAB House wird ein Gebäude zum ersten Mal nicht nur auf dem Computer entworfen, sondern auch überwiegend mit Hilfe digitaler Bauprozesse errichtet.

Der dreistöckige Komplex entsteht auf dem modularen Forschungs- und Innovationsgebäude NEST, das die ETH-Institute Empa und Eawag auf ihrem Campus in Dübendorf errichtet haben. Für die Realisierung des ambitionierten Projekts arbeiten Wissenschaftler aus den Bereichen Architektur, Robotik, Materialwissenschaften, Statik und Nachhaltigkeitsforschung eng zusammen. Daher werden beim Bau des DFAB House gleich vier innovative Konstruktionsverfahren kombiniert, die von den ETH-Forschern in den letzten Jahren entwickelt wurden.

Roboter und 3D-Druck: die Bauarbeiter der Zukunft?

Eine davon ist die Mesh Mould-Technologie, die Ende 2016 mit dem Swiss Technology Award ausgezeichnet wurde. Hauptakteur bei der neuen Baumethode ist ein zwei Meter großer Roboter namens „In situ Fabricator“, der sich auf Raupen autonom durch den Raum bewegt. Er fertigt das doppelt geschwungene Stahldrahtgitter, das als Schalung für die tragende Wand im Basisgeschoss dient. Sowohl die engmaschige Struktur des Gitters als auch eine spezielle Betonmischung sorgen dafür, dass diese beim Gießen nicht durch die Maschen fließt.

Ein Roboter fertigt Stahldrahtgitter für die Wände des DFAB House.
Ein Roboter fertigt Stahldrahtgitter für die Wände des DFAB House. Bild: Flickr – Empa

Auf die Wand wird anschließend eine sogenannte „Smart Slab“ aufgesetzt – eine statisch optimierte und funktional integrierte Geschossdecke. Deren Schalung werde mit einem 3D-Sanddrucker im Großformat hergestellt, erklärt Architekt und Projektleiter Konrad Graser. Durch dieses Verfahren sei es beispielsweise möglich, auch komplexe Formen wie Muster oder Aushöhlungen zu gestalten, die mit herkömmlichen Fertigungsmethoden nicht machbar wären.

Der Roboter „In situ Fabricator“ bewegt sich autonom über die Baustelle.
Der Roboter „In situ Fabricator“ bewegt sich autonom über die Baustelle. Bild: Flickr – Empa

Die beiden oberen Stockwerke mit Einzelzimmern werden im Robotic Fabrication Laboratory der ETH Zürich vorgefertigt. Sie bestehen aus komplexen Holzstrukturen (Spatial Timber Assemblies), die von mehreren interagierenden Robotern zusammengefügt werden. Für die Außenfassade kommt schließlich die Smart Dynamic Casting-Technologie zum Einsatz, ein automatisiertes Gleitschalungsverfahren, mit dem maßgeschneiderte Fassadenpfosten aus Beton hergestellt werden.

Wohnen und arbeiten im dFAB House

Im Sommer 2018 soll das 200 Quadratmeter große DFAB House bezugsfertig sein und Gastforschern von Empa und Eawag als Unterkunft dienen. Vom digitalen Bauen geht es dann zum digitalen Wohnen über, erklärt Graser. Unter anderem sollen neue Smart-Home-Lösungen und Internet-of-Things-Technologien getestet werden. Dazu gehören intelligente Geräte und Systeme, die miteinander kommunizieren, lernfähig sind und das Gebäude so steuern, dass Energieeffizienz und Wohnkomfort verbessert werden.

Das DFAB House entsteht auf dem Forschungs- und Innovationsgebäude NEST in Dübendorf.
Das DFAB House entsteht auf dem Forschungs- und Innovationsgebäude NEST in Dübendorf. Bild: Flickr – Empa

Mit dem Pilotprojekt will das ETH-Team untersuchen, auf welche Weise innovative Technologien die Effizienz und Nachhaltigkeit beim Bauen erhöhen und neue gestalterische Möglichkeiten eröffnen können. Ein bereits eingetretener Effekt ist etwa, dass alle Komponenten dank des digitalen Bauplans bereits bei ihrer Fertigung automatisch aufeinander abgestimmt werden und eine herkömmliche Ausführungsplanung dadurch entfällt. Dank moderner Technologien werden Gebäude künftig aber nicht nur schneller und besser errichtet werden können, ist Initiator des DFAB-Projekts Matthias Kohler überzeugt. Sie werden darüber hinaus die Ausdrucksformen der Architektur und unsere Lebensräume nachhaltig verändern.

Cover-Foto: Flickr – Empa

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