Robotisk samarbejde inden for træbyggeri

Digitaliseringen har fundet vej til træbyggeri, med hele elementer, der allerede er fremstillet af computerstøttede systemer. Råmaterialet skæres i størrelse af maskinerne, men i de fleste tilfælde skal den stadig samles manuelt for at oprette en plan ramme. I fortiden, denne fremstillingsproces kom med mange geometriske begrænsninger.

I regi af National Center of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication, forskere fra ETH Zürichs formand for arkitektur og digital fabrikation har udviklet en ny, digital konstruktion af træ, der udvider mulighederne for traditionel trækonstruktion ved at muliggøre effektiv konstruktion og samling af geometrisk komplekse træmoduler. Spatial Timber Assemblies udviklede sig fra et tæt samarbejde med Erne AG Holzbau og vil blive brugt for første gang i DFAB HOUSE -projektet på Empa og Eawag NEST forsknings- og innovationskonstruktion i Dübendorf. Det er også det første arkitektoniske projekt i stor skala, der anvender konstruktionsrobotter udviklet af ETH Zürichs nye Robotic Fabrication Laboratory.

Med robotpræcision

Robotten tager først en tømmerbjælke og styrer den, mens den saves i størrelse. Efter et automatisk værktøjsskift, en anden robot borer de nødvendige huller til at forbinde bjælkerne. I det sidste trin, de to robotter arbejder sammen og placerer bjælkerne i det præcise rumlige arrangement baseret på computerens layout. For at forhindre kollisioner ved placering af de enkelte træbjælker, forskerne har udviklet en algoritme, der konstant genberegner bevægelsesvejen for robotterne i henhold til den aktuelle konstruktionstilstand. Arbejdere boltede derefter bjælkerne manuelt.

Holder længere, mere individuelt byggeri

I modsætning til traditionel trærammekonstruktion, Spatial Timber Assemblies kan klare sig uden armeringsplader, fordi den krævede stivhed og bærende resultat skyldes den geometriske struktur. Dette sparer ikke kun materiale; det åbner også op for nye kreative muligheder. I alt seks rumlige, geometrisk unikke tømmermoduler bliver præfabrikeret på denne måde for første gang. Lastbiler transporterer dem derefter til byggepladsen DFAB HOUSE på NEST i Dübendorf, hvor de vil blive slået sammen om at bygge en to-etagers boligenhed med mere end 100 m2 gulvareal. Trækonstruktionens komplekse geometri forbliver synlig bag en gennemsigtig membranfacade.

Integreret digital arkitektur

Robotterne bruger oplysninger fra en computerstøttet designmodel til at klippe og arrangere træbjælkerne. Denne metode blev specielt udviklet under projektet og bruger forskellige inputparametre til at oprette en geometri bestående af i alt 487 træbjælker.

Den kendsgerning, at rumlige træsamlinger bruges til digital fremstilling og også til design og planlægning, giver en stor fordel ifølge Matthias Kohler, Professor i arkitektur og digital fabrikation ved ETH Zürich og manden i spidsen for DFAB HOUSE -projektet:"Hvis der generelt foretages ændringer i projektet, computermodellen kan konstant justeres for at opfylde de nye krav. Denne form for integreret digital arkitektur lukker kløften mellem design, planlægning og udførelse. "

Et vellykket koncept til deling af viden

ETH Zürich har allerede afsluttet et vellykket samarbejde med Erne AG Holzbau om det robotbyggede trætag på Arch_Tech_Lab på campus Hönggerberg. Tak til Spatial Timber Assemblies, virksomhedens ekspertise inden for træbyggeri vil yde endnu et bidrag til ETH -forskning.

Kohler tror på den synergieffekt, partnerskabet medfører:"Digital fabrikation afhænger af den enorme ekspertise, der kræves for håndværk. Omvendt digitalisering kan forbedre håndværket og åbne nye muligheder. "Kohler siger også, at videnskabelige discipliner går hånd i hånd med industrien er afgørende, hvis teknologier skal bruges i rigtige arkitektoniske projekter efter så kort tid.