Robotik Roboter fabrizieren Holzmodule vor

Die Digitalisierung hat im Holzbau Einzug gehalten. Roboter der ETH Zürich fertigen geometrisch komplexe Holzmodule für das Experimentalgebäude Nest in Dübendorf ZH.

Das neue digitale Holzbauverfahren haben Forschende der Professur für Architektur und Digitale Fabrikation der ETH Zürich zusammen mit der Erne AG Holzbau entwickelt. Es hat den Vorteil, dass Roboter nicht nur das Rohmaterial für ein Modul zuschneiden, sondern danach auch gleich zu einem Rahmen verbauen, wie die ETH am Donnerstag mitteilte.

Sechs geometrisch unterschiedliche Holzmodule werden auf diese Weise vorfabriziert. Im DFAB House im Nest-Gebäude sollen die Holzstrukturen anschliessend verbaut werden. Die Bauroboter des neuen Robotic Fabrication Laboratorys an der ETH Zürich kommen dabei zum ersten Mal bei einem Architekturprojekt in grossem Massstab zum Einsatz.

Kooperierende Roboter

Zuerst nimmt ein Roboter einen Holzbalken auf und führt ihn einer Säge zu, die ihn zuschneidet. Nach einem automatischen Werkzeugwechsel bohrt ein zweiter Roboter die erforderlichen Löcher für die Anschlüsse zu den verbindenden Balken vor.

Zuletzt arbeiten die beiden Roboter zusammen: Sie ordnen die Balken nach einem Computerentwurf präzise im Raum an. Damit sich die Roboter dabei nicht in die Quere kommen, haben die Forschenden einen Algorithmus entwickelt, der den Bewegungspfad für die Roboter anhand des Baufortschritts fortlaufend neu berechnet.

Menschlichen Handgriff braucht es noch

Ganz ohne menschliche Hilfe geht es allerdings noch nicht. So verschrauben Handwerker am Ende die Balken noch manuell. Dafür kann bei der Bauweise "Spatial Timber Assemblies" auf Verstärkungsplatten zur Aussteifung verzichtet werden, denn die nötige Steifigkeit kommt durch die geometrische Anordnung zustande. Dies spart Material und eröffnet gestalterisch neue Möglichkeiten.

Aus einem computergestützten Gestaltungsmodell entnehmen die Roboter die Information, wie die Balken zugeschnitten und angeordnet werden müssen. Das Modell wurde eigens im Rahmen des Projektes entwickelt. Auf der Basis verschiedener Eingabeparameter hat es eine Geometrie aus insgesamt 487 Holzbalken generiert.

Für Matthias Kohler, Professor für Architektur und Digitale Fabrikation, bietet diese Bauweise einen entscheidenden Vorteil: "Verändert sich etwas im Gesamtprojekt, kann das Computermodell laufend an die neuen Anforderungen angepasst werden", wird er in der Mitteilung zitiert.

https://youtu.be/jA9lJDZuYNk