DFAB HOUSE

DFAB HOUSE ist insofern einzigartig, als es nicht nur digital entworfen und geplant, sondern auch weitgehend mit digitalen Prozessen gebaut wurde – sowohl vor Ort auf der Baustelle als auch in Vorfabrikation. Sein Entwurfskonzept basiert auf der Erforschung der architektonischen und technischen Auswirkungen ausgewählter digitaler Bauprozesse, die im Rahmen derinterdisziplinären Forschung am NFS Digitale Fabrikation von acht Professuren der ETH Zürich entwickelt wurden.

Im Rahmen von DFAB HOUSE werden sechs solcher Technologien nun erstmals aus der Forschung in die architektonische Anwendung überführt: der In situ Fabricator, ein vielseitig einsetzbarer, autonomer Roboter zur Vor-Ort-Fertigung von Bauelementen; Mesh Mould, ein schalungsfreier, robotischer Prozess zur Herstellung stahlbewehrter Betonstrukturen; Smart Dynamic Casting, ein automatisiertes Gleitschalungsverfahren für den Betonbau; Smart Slab, funktional integrierte Deckenelemente, die mit 3D-gedruckter Schalung hergestellt werden; Spatial Timber Assemblies, ein von kollaboraierenden Robotern fabrizierter Holzmodulbau und Lightweight Translucent Façade, ein integriertes, flexibles Fassadensystem mit Aerogel-Dämmung. Die Kombination dieser neuartigen Bauprozesse in einem Bauwerk ermöglicht es, die Gesamtplanung und den Bauprozess neu zu denken und die Vorteile der digitalen Kette von Gestaltung, Planung und Fabrikation auszunutzen: Neue Gestaltungsmöglichkeiten, sparsamerer Materialeinsatz, Zeit- und Kosteneffizienz sowie eine verbesserte Qualitätskontrolle.

Die Bauarbeiten begannen mit dem Einsatz der Mesh-Mould-Technologie, die 2016 mit dem Swiss Technology Award ausgezeichnet wurde. Der In situ Fabricator spielte hier eine zentrale Rolle. Es handelt sich dabei um einen autonomen, mobilen und vielseitig einsetzbaren Bauroboter, der darauf ausgelegt ist, unter den sich laufend verändernden Bedingungen auf einer Baustelle zu funktionieren. Ein von diesem Roboter hergestelltes Stahlbewehrungsgitter dient gleichzeitig als Schalung und als Bewehrung für eine tragende Betonstruktur. Es entstand so eine doppelt gekrümmte Wand, welche die Architektur des offenen Wohn- und Arbeitsbereichs im Erdgeschoss prägt.

Auf dieser Wand kommt dann der vorgefertigte Smart Slab zu liegen – eine statisch optimierte und funktional integrierte Geschossdecke, deren Schalung mit grossformatiger 3D-Sanddruck-Technologie hergestellt wird. Diese Technologie weist einen für Betonbauten in Gebäudegrösse beispiellosen Komplexitäts- und Präzisionsgrad auf.

Die Smart-Dynamic-Casting-Technologie kommt für die Fassade des Erdgeschosses zum Einsatz. Dieses automatisierte, robotergesteuerte Gleitschalungsverfahren fabriziert massgeschneiderte Fassadenpfosten aus Beton mit variablen Querschnitten, die auf den individuellen Lastfall jedes einzelnen Bauelements zugeschnitten sind.

In den beiden oberen Geschossen befinden sich die Privaträume der zukünftigen Bewohner. Sie wurden als Spatial Timber Assemblies, dreidimensional fabrizierte Holzbaumodule, im Robotic Fabrication Laboratory der ETH Zürich vorgefertigt; die geometrisch komplexen, unterschiedlichen Module wurden von kooperierenden Robotern in einem neuen Verfahren räumlich zusammengefügt.

Zusätzlich zu diesen neuen digitalen Bauprozessen wurde in das Tragwerksystem der Holzbaueinheit ein neuartiges lichtdurchlässiges Leichtbau-Fassadensystem integriert. Die Daten zu Benutzerfreundlichkeit und Energieeffizienz dieses Systems werden während der Betriebsphase des Gebäudes gesammelt und analysiert.

Des Weiteren wird intelligente Haustechnik zur Steuerung der mechanischen Anlagen, des Lichts und des Sicherheitssystems des Gebäudes verwendet. Dadurch können neue Formen der Benutzerinteraktion mit der Gebäudeumgebung untersucht und die Energieeffizienz des Gebäudes optimiert werden.

Da DFAB HOUSE ein Teil des modularen Forschungs- und Innovationsgebäude NEST der Empa und Eawag ist, wird die Forschung auch nach seiner Fertigstellung fortgeführt. Dazu gehört die Langzeitbeobachtung der digital fabrizierten Tragwerksysteme, das Messen  der Energieeffizienz des Gebäudes im Betrieb sowie die Auswertung der Benutzerfreundlichkeit und des Gesamterlebnisses aus Sicht der Benutzer. Die während des Gebäudebaus und -betriebs gewonnenen Erkenntnisse tragen dazu bei, die Chancen auf eine Markteinführung neuer Technologien zu erhöhen.