Digitaliseringen har hittat sin väg in i träbyggandet, med hela element som redan tillverkas av datorstödda system. Råvaran skärs i storlek av maskinerna, men i de flesta fall måste den fortfarande monteras manuellt för att skapa en plan ram. Förr, denna tillverkningsprocess kom med många geometriska begränsningar.

Under ledning av National Centre of Competence in Research (NCCR) Digital Fabrication, forskare från ETH Zürichs ordförande för arkitektur och digital tillverkning har utvecklat en ny, digital timmerkonstruktionsmetod som utökar utbudet av möjligheter för traditionell timmerkonstruktion genom att möjliggöra effektiv konstruktion och montering av geometriskt komplexa trämoduler. Spatial Timber Assemblies har utvecklats från ett nära samarbete med Erne AG Holzbau och kommer att användas för första gången i DFAB HOUSE-projektet på Empa och Eawag NEST forsknings- och innovationsbyggarbetsplatsen i Dübendorf. Det är också det första storskaliga arkitektoniska projektet som använder de byggrobotar som utvecklats av ETH Zürichs nya Robotic Fabrication Laboratory.

Med robotprecision

Roboten tar först en timmerbalk och styr den medan den sågas till. Efter ett automatiskt verktygsbyte, en andra robot borrar de nödvändiga hålen för att ansluta balkarna. I det sista steget, de två robotarna arbetar tillsammans och placerar strålarna i det exakta rumsliga arrangemanget baserat på datorlayouten. För att förhindra kollisioner vid placering av de enskilda träbalkarna, forskarna har utvecklat en algoritm som ständigt räknar om robotarnas rörelseväg enligt det aktuella konstruktionsläget. Arbetarna bultar sedan ihop balkarna manuellt.

Håller längre, mer individuell konstruktion

Till skillnad från traditionella trästomme, Spatial Timber Assemblies kan klara sig utan förstärkningsplåtar eftersom den erforderliga styvheten och belastningen är resultatet av den geometriska strukturen. Detta sparar inte bara material; det öppnar också för nya kreativa möjligheter. Totalt sex rumsliga, geometriskt unika trämoduler kommer att prefabriceras på detta sätt för första gången. Lastbilar kommer sedan att transportera dem till DFAB HOUSE-byggarbetsplatsen vid NEST i Dübendorf, där de ska sammanfogas för att bygga en tvåvåningsbostad med mer än 100 m2 golvyta. Den komplexa geometrin hos träkonstruktionen kommer att förbli synlig bakom en transparent membranfasad.

Integrerad digital arkitektur

Robotarna använder information från en datorstödd designmodell för att kapa och arrangera timmerbalkarna. Denna metod utvecklades speciellt under projektet och använder olika ingångsparametrar för att skapa en geometri som består av totalt 487 träbalkar.

Det faktum att Spatial Timber Assemblies används för digital tillverkning och även i design och planering ger en stor fördel enligt Matthias Kohler, Professor i arkitektur och digital tillverkning vid ETH Zürich och mannen i spetsen för DFAB HOUSE-projektet:"Om någon förändring görs i projektet övergripande, datormodellen kan ständigt anpassas för att möta de nya kraven. Denna typ av integrerad digital arkitektur stänger gapet mellan design, planering och genomförande."

Ett framgångsrikt koncept för att dela kunskap

ETH Zürich har redan slutfört ett framgångsrikt samarbete med Erne AG Holzbau på det robotbyggda trätaket på Arch_Tech_Lab på Hönggerberg campus. Tack vare Spatial Timber Assemblies, Bolagets expertis inom träbyggnad kommer att ge ytterligare ett bidrag till ETH-forskningen.

Kohler tror på den synergieffekt som partnerskapet åstadkommer:"Digital tillverkning beror på den enorma expertis som krävs för hantverk. Omvänt, Digitalisering kan förbättra hantverket och öppna upp nya möjligheter." Kohler säger också att det faktum att vetenskapliga discipliner går hand i hand med industrin är väsentligt om teknologier ska kunna användas i riktiga arkitektoniska projekt efter så kort tid.