DFAB HOUSE – Digitales Bauen und Wohnen

DFAB HOUSE ist das weltweit erste bewohnte Bauwerk, das nicht nur digital geplant, sondern – mit Robotern und 3D-Druckern – auch weitgehend digital gebaut wurde. Die eingesetzten Bautechnologien entwickelten Forschende der ETH Zürich in Zusammenarbeit mit Industriepartnern in den letzten vier Jahren.

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DFAB HOUSE ist ein dreigeschossiges «Haus» und trohnt auf der obersten von drei Plattformen im NEST. Für den Bau haben Forschende der ETH Zürich im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) «Digitale Fabrikation» in Zusammenarbeit mit Industriepartnern gleich mehrere neuartige, digitale Bautechnologien erstmals vom Labor in reale Anwendungen überführt. Die acht beteiligten ETH-Professuren suchten dabei nach Wegen, das Bauen durch den Einsatz von digitalen Technologien nachhaltiger und effizienter zu machen und gleichzeitig neue gestalterische Möglichkeiten zu schaffen.
Die Bewohner des DFAB HOUSE treffen auf ein intelligentes Heim. Ein engagiertes Firmenkonsortium hat DFAB HOUSE zu einem Smart Home ausgebaut – und wird es in den kommenden Jahren weiterhin als Plattform verwenden, um neue digitale Lösungen in einem realen Wohnumfeld zu implementieren und weiterzuentwickeln.


Publikationen
Hier finden Sie alle wissenschaftlichen Publikationen zu DFAB HOUSE.
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 Industries, Stahl Gerlafingen

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: Bürgin Creations, Frutiger, Stahlton, voxeljet, Georg Ackermann, Stahlton, Christenguss, Fischer Rista, Rudolf Glauser, Gom International

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 Engineering

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, best wood SCHNEIDER

Transluzente Leichtbaufassade
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Spatial Timber Assemblies ermöglicht die Fabrikation von Strukturen mit einer hohen Steifigkeit in alle Richtungen, ohne dass dafür zusätzliche Bewehrungsplatten notwendig sind. Forschende innerhalb des Projektes DFAB HOUSE nutzten die sich daraus neu ergebende Freiheit in der Materialwahl, um eine ganzheitliche Hightech-Fassadenlösung zu entwickeln. Das innovative lichtdurchlässige Fassadensystem kombiniert die ausgezeichnete Wärmedämmung und Lichtdurchlässigkeit von Aerogel-Granulat mit der Leichtigkeit und der geometrischen Flexibilität eines Membransystemes. Das Resultat dieser patentierten Technologie ist eine schlanke Hochleistungsfassade mit neuartigen ästhetischen Qualitäten.

Partner: NFS Digitale Fabrikation, ETH Zürich, AGITEC AG, Cabot Aerogel GmbH, seele cover GmbH

Digital Living
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Wie lebt es sich in einem lernenden digitalen Zuhause? Im DFAB HOUSE entwickelt digitalSTROM mit Partnern neue Produkte, Systeme, Services und Applikationen – und die Bewohner testen sie sofort. digitalSTROM ist eine Smart-Home-Plattform, die herstellerunabhängig alle Elemente im Haus orchestriert: analoge Technik, IP-Geräte, Audio- und Multimediaanwendungen, Gebäudetechnik sowie Sensoren und diverse Services untereinander oder mit dem Internet. Mit der Einbindung künstlicher Intelligenz eröffnen sich neue Möglichkeiten für die nachhaltige Nutzung unserer Ressourcen wie Energie und Wasser. Und unser Zuhause wird komfortabler, sicherer und schöner.

Partner: digitalSTROM, ABB, Nussbaum, Schenker Storen, Schibli, Securiton, V-ZUG