DFAB HOUSE – Digitales Bauen und Wohnen

Die digitale Fabrikation verspricht, die Architektur zu revolutionieren. Die nahtlose Verbindung digitaler Technologien mit dem physischen Bauprozess ermöglicht die Umsetzung bisher ungeahnter Architekturen und kann die Effizienz in der Produktion und die Nachhaltigkeit von Gebäuden entscheidend erhöhen.

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Die Unit DFAB HOUSE erlaubt nicht nur die Realisierung vollkommen neuer Entwurfs-, Material- und Herstellungstechnologien, sondern ebenso die gesamthafte Analyse unter realen Bedingungen. Konkret sind mit der Unit die folgenden Zielsetzungen verbunden:
  • Die erste Forschungsphase des NFS Digitale Fabrikation wird in eine zusammenhängende reale Anwendung überführt.
  • Die zugrundeliegenden baulichen Innovationen und Technologien werden der Öffentlichkeit und Privatwirtschaft unmittelbar zugänglich gemacht und sinnvoll vermittelt.
  • Die Unit kann über einen längeren Zeitraum analysiert und ausgewertet werden, so dass digitale Fabrikationstechniken erstmals unter Langzeitbedingungen getestet und entwickelt werden können.

Die Unit wird voraussichtlich 2018 in Betrieb gehen.

Die Innovationsobjekte in der Unit DFAB HOUSE
Mesh Mould: Schalungsfreie Vor-Ort Fabrikation einer statisch optimierten Betonwand
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Die neue Bautechnologie Mesh Mould vereint die beiden konventionell separaten Funktionen Schalung und Bewehrung: Ein digital generiertes Modell eines Stahldrahtgitters wird mittels eines Roboters in hoher Präzision gefertigt und danach mit Beton gefüllt. Dank der engen Maschen des Gitters und der spezifischen Betonmischung fliesst der flüssige Beton nicht heraus. Das Stahldrahtgitter übernimmt und vereint so die beiden Funktionen Schalung und Bewehrung. Mesh Mould ermöglicht so, sowohl Standard-Bauelemente als auch statisch optimierte, geschwungene und nichtstandardisierte Geometrien mit minimalem Abfall, weniger Material und Energie, sowie deutlich geringeren Produktionskosten herzustellen.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich, NOE-Schaltechnik, Schlatter, Sika, Stahl Gerlafingen, Zühlke

Der In situ Fabricator: Robotische Vor-Ort Fabrikation
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Der In situ Fabricator ist ein mobiler Roboter, der für die Vor-Ort-Fertigung von Bauelementen ausgelegt ist. Dank integriertem Navigations- und Sensorsystem findet sich der mobile Roboter in sich ständig verändernden Baustellenumgebungen zurecht und kann sich autonom positionieren und bewegen. Der Industrieroboterarm kann mit unterschiedlichen Werkzeugen ausgerüstet werden. Dies ermöglicht dem Roboter verschiedene Aufgaben auf Baustellen auszuführen, die für den Menschen gefährlich, ungesund oder zu kompliziert sind. Auf NEST wird der Roboter die feinmaschigen Stahldrahtgitter für eine mit der neuen Bautechnologie Mesh Mould gebaute, tragende Wand fabrizieren.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich

Smart Slab: Additive Vor-Fabrikation funktional integrierter Deckenelemente
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Mit einem 3D-Sanddrucker werden hochaufgelöste, formgebende Elemente einer Geschossdecke vorfabriziert. Die Einzelelemente werden mit einer Füllung aus ultrahochfestem, faserverstärktem Beton ausgegossen und mit Ankern für die nachträgliche Vorspannung auf der Baustelle ausgestattet. Dank der hohen Auflösung des Druckers können verschiedene Funktionen wie Gebäudetechnik, Beleuchtung und Akustik von vorhinein in die Bauelemente integriert werden. Die Formfreiheit des Verfahrens ermöglicht zudem, die multifunktionalen Deckenelemente strukturell zu optimieren, so dass gegenüber Standard-Deckenelementen beträchtliche Mengen an Material eingespart werden können.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich, Bürgin Creations, Frutiger, voxeljet

Smart Dynamic Casting: Vor-Fabrikation nicht-standardisierter Betonelemente mittels robotischem Gleitbauverfahren
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Smart Dynamic Casting ist eine kontinuierliche, robotische Gleitschalungsbauweise mittels welcher tragende Betonstrukturen mit variablem Querschnitt ohne Schalungsabfall vorfabriziert werden können. Das automatisierte Verfahren besteht darin, dass ein 40cm langes Schalungssegment fortlaufend mit Beton befüllt und kontinuierlich in die Höhe gezogen wird. Spezifische Zusätze sorgen dafür, dass der Beton beim Austritt aus dem Schalungssegment nur soweit abgebunden ist, dass er sich selbst und das Gewicht des darüber liegenden Betons trägt, gleichzeitig aber noch eine definierte Nachformung zulässt. Im Rahmen der NEST-Unit wird das Verfahren für die Vorfabrikation der Fassadenelemente im Untergeschoss zum Einsatz kommen.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich, Pemat, Zühlke

Spatial Timber Assemblies: Massgeschneiderte, robotische Vorfabrikation von Holzbauelementen
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Die dreidimensionale, robotische Vorfertigung von hochintegrierten Holzbauelementen erweitert die geometrischen Gestaltungsmöglichkeiten der Vorfabrikation, minimiert den Montageaufwand von Einzelelementen und erleichtert die Integration von Technik. Im Rahmen der NEST-Unit wird eine beplankte Holzständerkonstruktion gebaut, in welche bereits während der robotischen Vorfabrikation technische Installationen der Gebäudehülle wie Photovoltaik Panels, thermische Kollektoren oder Beschattungssysteme integriert werden.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich, ERNE Holzbau