SMART SLAB

Smart Slab kombiniert die ausgezeichneten bautechnischen Eigenschaften von Beton mit der Geometriefreiheit des 3D-Drucks. Die Baumethode ermöglicht die Konstruktion von hochgradig optimierten Betonbauteilen mit komplexen Zierstrukturen. Smart Slab wird das erste realmassstäbliche Architekturprojekt sein, das mit 3D-gedruckter Schalung produziert wird.

Der Hauptvorteil des 3D-Drucks ist, dass geometrische Komplexität und individuelle Anpassungen weder Produktionskosten noch Produktionszeit erhöhen. Da bisherige Einschränkungen in der Grösse und der Auflösung der 3D-gedruckten Objekte wegfallen, gewinnt die Technologie nun auch für die Baukonstruktion in Originalgrösse an Bedeutung.

Smart Slab steht für eine neue Generation von Bauprozessen: von Grund auf optimiert und vom Entwurf bis zur Fabrikation digitalisiert. Dabei automatisiert und optimiert der 3D-Druck den arbeitsintensivsten Prozess im Betonbau: die Fabrikation der Schalung. Smart Slab kombiniert die ausgezeichneten bautechnischen Eigenschaften von Beton mit der Geometriefreiheit des 3D-Drucks. Mit der Verwendung von 3D-gedruckter Schalung nutzt Smart Slab die Plastizität des Betons in vollem Umfang, um ein hochgradig optimiertes Bauteil mit komplexen Zierstrukturen zu produzieren, die ein facettenreiches architektonisches Erscheinungsbild schaffen. Smart Slab wird das erste umfassende Architekturprojekt sein, das mit 3D-gedruckter Schalung produziert wurde.

Die 80 m2 grosse Leichtbau-Betonplatte trägt den darüberliegenden, zweigeschossigen Holzbau. Der Hauptträger der Betonplatte ist die doppelt gekrümmte Mesh-Mould-Wand, von der aus die Platte in mehrere Richtungen auskragt. Die auf 3D-gedruckter Schalung basierenden, vorgefertigten Betonelemente werden durch eine organische, hierarchische Rippenstruktur optimiert. Diese Struktur spart Material, indem dieses effizient an die Punkte mit der höchsten Belastung verteilt wird. Das Ergebnis ist eine im Vergleich zu konventionellen Deckenelementen über 50% leichtere Decke aus ultrahochfestem, faserverstärktem Beton mit einem System zur nachträglichen Vorspannung.

Bei Smart Slab werden Installationen für die Gebäudehülle und für technische Anlagen wie Sprinkler und Beleuchtung in die vorgefertigten Bauelemente integriert, um die Bauhöhe zu reduzieren und zusätzlichen Aufwand auf der Baustelle zu vermeiden.

Für das Projekt wurde eigens eine Planungssoftware entwickelt, um die Fabrikationsparameter in die frühe Entwurfsphase miteinbeziehen zu können. Diese Software bewerkstelligt die Optimierung des Plattenentwurfs, die automatische Ausgestaltung, die Kostenkontrolle und den direkten Export der Fabrikationsdaten, welche die Schalung betreffen.

Weitere Innovationen

Projektbeteiligte:
Leitende Forscher
Prof. Benjamin Dillenburger, Professur für Digitale Bautechnologien, ETH Zürich
Prof. Robert Flatt, Institut für Baustoffe, ETH Zürich
Prof. Joseph Schwartz, Professur für Tragwerksentwurf, ETH Zürich

Involvierte Forscherinnen und Forscher
Dr. Mania Aghaei Meibodi (Projektleiterin), Mathias Bernhard, Andrei Jipa, Demetris Shammas, Rena Giesecke, Jesus Medina, Melina Mezari, Dr. Marco Bahr, Dr. Timothy Wangler, Nicolas Ruffray, Adi Grüninger

Unterstützende Techniker
Michael Lyrenmann, Philippe Fleischmann, Andreas Reusser

Industriepartner
Bürgin Creations
Frutiger AG
Stahlton AG
voxeljet AG

Bildrechte:
Digital Building Technologies Group, ETH Zürich