Roboter bauen ein Wohnhaus

Das neue digitale Holzbauverfahren «Spatial Timber Assemblies» erweitert die Möglichkeiten der traditionellen Holzrahmenbauweise, indem es erlaubt, geometrisch komplexe Holzmodule effizient zu realisieren. Entwickelt wurde das Verfahren von Forschenden der ETH Zürich in enger Zusammenarbeit mit der Erne AG Holzbau.

Im ersten Schritt greift der Roboter einen Holzbalken und führt ihn für den Zuschnitt einer Säge zu. Nach einem Werkzeugwechsel bohrt ein zweiter Roboter die erforderlichen Löcher für die Anschlüsse vor. Abschliessend kooperieren die beiden Roboter und ordnen die Balken gemäss Computerentwurf präzise im Raum an, so dass Handwerker sie manuell verschrauben können.

Damit es beim Positionieren der einzelnen Holzbalken nicht zu Kollisionen kommt, wurde ein Algorithmus entwickelt, der den Bewegungspfad für die Roboter anhand des Baufortschritts laufend neu berechnet. Die Informationen darüber wie die Holzbalken zugeschnitten und angeordnet werden müssen, beziehen die Roboter aus einem computergestützten Gestaltungsmodell.

Die Digitalisierung hat im Holzbau schon länger Einzug gehalten: Ganze Bauelemente werden bereits heute mit computergestützten Anlagen gefertigt. Dabei wird das Rohmaterial zwar von Maschinen zugeschnitten, danach jedoch meist manuell zu einem ebenen Rahmen verbaut. Dadurch wurde die geometrische Gestaltungsfreiheit bisher stark eingeschränkt. Bei «Spatial Timber Assemblies» kann man auf Verstärkungsplatten zur Aussteifung verzichten, weil die geometrische Anordnung die erforderliche Steifigkeit und Tragfähigkeit sicherstellt.

Die so hergestellten Holzmodule werden am DFAB House im Forschungs- und Innovationsgebäude NEST der Empa und Eawag in Dübendorf erstmals eingesetzt.