Willkommen in der Zukunft des Bauens

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Das Arch_Tec_Lab an der ETH Zürich ist die neue Adresse der Wissenschaft für interdisziplinäre Zusammenarbeit und neue Technologien im Bauwesen und zeigt auf, wie Digitalisierung zu einer ressourcenschonenden, emissionsfreien und verdichteten Bauweise beitragen kann. Das Arch_Tec_Lab wurde im September 2016 eröffnet.

Der Neubau des Arch_Tec_Labs ist auf dem Campus Hönggerberg der ETH Zürich auf dem Dach einer bestehenden Parkgarage entstanden unf steht für Nachhaltigkeit in allen Dimensionen. Das Gebäude ist über eine Passerelle mit dem bestehenden Gebäude des Departements Architektur verbunden.
Sechs Jahre dauerte der weitgehend digitale Planungs- und Bauprozess des Arch_Tec_Labs. Beteiligt waren Architekten, Bauingenieurinnen, Gebäudetechniker und Bauphysikerinnen des Instituts für Technologie in der Architektur der ETH Zürich. Gemeinsam wollten sie herausfinden, wie sie mit Hilfe digitaler Technologien und kollaborativer Planungsprozesse zu einer ressourcenschonenderen und räumlich verdichteten Bauweise beitragen können. Dazu schufen sie ein Reallabor, in dem sie ihre neusten Erkenntnisse im Massstab 1:1 anwenden konnten.

Aus Holz und Stahl

Um auf den bestehenden Gebäudestrukturen aufbauen zu können, setzten die Wissenschaftler konsequent auf Leichtbautechnologie und verbauten bewusst weniger Baumasse. Im Vergleich zu herkömmlichen Hochbauten, bei denen auf einen Kubikmeter bis zu 400 Kilogramm Material kommen, beträgt 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. Diese Materialien weisen im Verhältnis zu ihrer Masse eine optimale Steifigkeit auf. Die Stahlstruktur kommt ohne tragende Kerne und Schächte aus. Das ermöglicht eine flexible Nutzung und erlaubt, die Raumgestaltung an sich wandelnde Bedürfnisse anzupassen.

Robotergefertigtes Holzdach

Ein einzelner Roboter hat das geschwungene Holzdach des Ach_Tec_Labs komplett vorgefertigt. Die Grundlage dafür bildete ein integrierter digitaler Planungs- und Produktionsprozess. So entstand aus über 48‘000 einzelnen Kanthölzern mit Längen bis zu 3,10 Metern eine Dachstruktur mit Spannweiten von rund 15 Metern. 168 seriell gefügte, robotisch assemblierte und genagelte Fachwerkträger führen die Lasten in fünf Feldern auf Stahlträger ab und verstecken die gesamte Technik vom Brandschutz bis zur Beleuchtung. Ohne weitere Verkleidung lässt die fein gegliederte Struktur der Fachwerkträger das rund 2‘300 Quadratmeter überspannende Dach als eine Gesamtform erscheinen. Sie überwölbt mit elegantem Schwung und wechselndem Lichteinfall die offenen oberen Geschosse des Arch_Tec_Labs.

Nicht nur in der Planungs- und Bauphase wollten die ETH-Wissenschaftler mit möglichst wenigen Ressourcen auskommen. Das Arch_Tec_Lab soll auch im täglichen Gebrauch emissionsfrei funktionieren. Als Gebäudetechnik kommt deshalb die an der ETH Zürich seit 2010 entwickelte Null-Emissions-Technologie zum Einsatz.

In der doppelten Bodenstruktur des Gebäudes befinden sich 120 so genannte Airboxen. Diese übernehmen die Lüftung und dienen zusätzlich der Heizung und Kühlung des Gebäudes. Der doppelte Boden beherbergt das Leitungsnetz und sorgt dafür, dass die Luft durch leichten Überdruck über Bodenauslässe in die Räume gelangt. Für Ulrich Weidmann, Vizepräsident für Personal und Ressourcen der ETH Zürich, ist das Arch_Tec_Lab ein Glücksfall: «Die Wissenschaftler der ETH Zürich entwickeln Innovationen zur Lösung 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.»

Kollaborativen Ansatz weiterverfolgen

Den kollaborativen Ansatz, den die Wissenschaftler beim Bau des Arch_Tec_Labs wählten, wollen sie auch künftig intensiv weiterverfolgen. Im Neubau gibt es keine Einzelbüros, dafür mehr Gemeinschaftsfläche für kleinere und grössere Gruppen. Das Robotic Fabrication Laboratory im Erdgeschoss schafft neue Räume für interdisziplinäre Experimente im Bauwesen. Hier ermöglicht ein deckenmontiertes Portalsystem die grossmassstäbliche 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.

Für Sacha Menz, geistigen Vater des Arch_Tec_Labs und Vorsteher des Instituts für Technologie in der Architektur, ist das Gebäude 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 interdiszip- linäre Zusammenarbeit innerhalb des Instituts und Forschungsimpulse über die einzelnen Disziplinen hinaus.»

Viele Fragen, die im Arch_Tec_Lab gestellt werden, sind noch lange nicht beantwortet – 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 Lösungen vor Ort erproben. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen der Bauindustrie und letztlich der Gesellschaft zugutekommen.

Stephanie Steinmann
Stephanie Steinmann

als freischaffende Bloggerin in Männedorf ZH tätig