Forschen am Bau
Das Arch_Tec_Lab zeigt auf, wie die Digitalisierung zu einer ressourcenschonenden, emissionsfreien und verdichteten Bauweise beitragen kann. Sechs Professuren der ETH Zürich haben ihre Forschungsans?tze gebündelt und das neuartige Geb?ude gemeinsam als Prototyp entwickelt.
Sechs Jahre dauerte der weitgehend digitale Planungs- und Bauprozess, an dem Architekten, Bauingenieurinnen, Geb?udetechniker und Bauphysikerinnen aus sechs Professuren des Instituts für Technologie in der Architektur der ETH Zürich beteiligt waren. Gemeinsam wollten sie herausfinden, wie sie mittels digitaler Technologien und kollaborativer Planungsprozesse zu einer ressourcenschonenderen und r?umlich verdichteten Bauweise beitragen k?nnen. Sie schufen ein Reallabor, in dem sie ihre neusten Erkenntnisse im Massstab 1:1 anwendeten. Auf dem 必博官网,必博体育 H?nggerberg ist so ein Neubau auf dem Dach einer bestehenden Parkgarage entstanden, der Nachhaltigkeit in allen Dimensionen verk?rpert. Das Geb?ude ist über eine Passerelle mit dem bestehenden Geb?ude des Departements Architektur verbunden.
Mit der Leichtigkeit von Holz und Stahl
Um auf den bestehenden Geb?udestrukturen aufbauen zu k?nnen, setzten die Wissenschaftler konsequent auf Leichtbautechnologie und verbauten bewusst weniger Baumasse. Im Vergleich zu herk?mmlichen Hochbauten, bei denen auf einen Kubikmeter bis zu 400 Kilogramm Material kommen, betr?gt die durchschnittlich verbaute Masse des Arch_Tec_Labs lediglich 240 Kilogramm.
Die Wahl der Materialien fiel bei der Dachkonstruktion auf Holz und beim Skelett des Tragsystems auf Stahl, weil diese Materialien im Verh?ltnis zu ihrer Masse eine optimale Steifigkeit aufweisen. Darüber hinaus kommt die Stahlstruktur ohne tragende Kerne und Sch?chte aus, was einerseits eine flexible Nutzung erm?glicht und andererseits auch erlaubt, die Raumgestaltung an sich wandelnde Bedürfnisse anzupassen.
Robotergefertigtes Holzdach
Das geschwungene Holzdach des Arch_Tec_Labs hat ein einzelner Portalroboter komplett vorgefertigt. Die Grundlage dafür bildete ein integrierter digitaler Planungs- und Produktionsprozess, der unter der Leitung der Professur für Architektur und digitale Fabrikation mit beteiligten Fachplanern und Erne als ausführender Firma entwickelt wurde. So entstand aus über 48‘000 einzelnen Kanth?lzern mit L?ngen bis zu 3,10 Metern eine Dachstruktur mit Spannweiten von rund 15 Metern. 168 seriell gefügte, robotisch assemblierte und genagelte Fachwerktr?ger führen die Lasten in fünf Feldern auf Stahltr?ger ab und integrieren die gesamte Technik vom Brandschutz bis zur Beleuchtung. Ohne weitere Verkleidung l?sst die fein gegliederte Struktur der Fachwerktr?ger das rund 2‘300 Quadratmeter überspannende Dach als eine Gesamtform erscheinen, die mit elegantem Schwung und wechselndem Lichteinfall die offenen oberen Geschosse des Arch_Tec_Labs überw?lbt.
Nicht nur in der Planungs- und Bauphase wollten die ETH-Wissenschaftler mit m?glichst wenigen Ressourcen auskommen. Das Arch_Tec_Lab soll auch emissionsfrei funktionieren, wenn sie das Geb?ude beziehen und darin arbeiten. Als Geb?udetechnik kommt deshalb die an der ETH Zürich seit 2010 entwickelte Null-Emissions-Technologie zum Einsatz. In der doppelten Bodenstruktur des Geb?udes befinden sich 120 so genannte Airboxen, die an das Anergie-Netz des 必博官网,必博体育 H?nggerberg angeschlossen sind. Diese Airboxen übernehmen die Lüftung und dienen zus?tzlich der Heizung und Kühlung des Geb?udes. Der doppelte Boden beherbergt einerseits das Leitungsnetz und sorgt andererseits dafür, dass die Luft durch leichten ?berdruck über Bodenausl?sse in die R?ume gelangt. Für Ulrich Weidmann, Vizepr?sident für Personal und Ressourcen der ETH Zürich, ist das Arch_Tec_Lab ein Glücksfall: ?Die Wissenschaftler der ETH Zürich entwickeln Innovationen zur L?sung von infrastrukturellen Herausforderungen. Am Beispiel des Arch_Tec_Labs beweisen sie, dass sich verdichtetes Bauen und eine hohe Baukultur nicht gegenseitig ausschliessen. Damit leisten sie einen Beitrag zur nachhaltigen Nutzung des Bodens, von dem wir als ETH nun sogar selbst profitieren.?
Das Arch_Tec_Lab steht für neuste Technologien und einen nachhaltigen Umgang mit Ressourcen. (alle Bilder: Andrea Diglas, ? ITA/Arch-Tec-Lab AG)
Kollaborativen Ansatz weiterverfolgen
Den kollaborativen Ansatz, den die Wissenschaftler beim Bau des Arch_Tec_Labs w?hlten, wollen sie auch künftig intensiv weiterverfolgen. Im Neubau gibt es keine Einzelbüros, dafür mehr Gemeinschaftsfl?che für kleinere und gr?ssere Gruppen. Das von Gramazio Kohler Research initiierte und geplante Robotic Fabrication Laboratory im Erdgeschoss verdeutlicht den mit dem Arch_Tec_Lab verbundenen Anspruch neue R?ume für interdisziplin?re Experimente im Bauwesen zu schaffen. Hier erm?glicht ein deckenmontiertes Portalsystem die grossmassst?bliche Ausführung von Bauaufgaben mittels vier kooperierenden Industrierobotern. Das Robotiklabor dient neben den Forschenden des Instituts für Technologie in der Architektur auch den Forschenden des Nationalen Forschungsschwerpunkts Digitale Fabrikation. Realisiert wurde es in enger Zusammenarbeit mit den Firmen ABB und Güdel.
Für Sacha Menz, den geistigen Vater des Arch_Tec_Labs und Vorsteher des Instituts für Technologie in der Architektur, ist das Geb?ude die umgesetzte Vision einer zukünftigen Bautechnologie, aber auch für eine neue Art der Zusammenarbeit: ?Das Arch_Tec_Lab dient der Forschung im Bauwesen, und diese kann nicht hinter verschlossenen Türen stattfinden. Wir erhoffen uns eine intensivere interdisziplin?re Zusammenarbeit innerhalb des Instituts und Forschungsimpulse über die einzelnen Disziplinen hinaus.?
Abschliessend beantwortet sind viele Fragen, die im Arch_Tec_Lab gestellt werden, noch lange nicht – und wollen es auch bewusst nicht sein. Denn das Arch_Tec_Lab versteht sich als Reallabor, in dem die Forschenden gemeinsam mit ihren Studierenden immer wieder neue Fragestellungen angehen und L?sungen vor Ort erproben. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen der Baudindustrie und letztlich der Gesellschaft zugutekommen.