Der Roboter als Bauarbeiter: Arch_Tec_Lab der ETH Zürich

Als Reallabor für integrale Objektplanung, Nullemissionstechnologie und robotergesteuerte Gebäudeerstellung betrachtet die ETH Zürich das Arch_Tec_Lab. Es ist auf Betreiben von sechs Professuren in einem sechsjährigen Planungs- und Bauprozess auf dem Campus Hönggerberg entstanden. Der Neubau auf dem Dach einer Parkgarage wurde konsequent in Leichtbauweise errichtet und soll im Betrieb keine CO2-Emissionen verursachen. In seinem Erdgeschoss beherbergt er das von Gramazio Kohler Research geplante und Initiierte Robotic Fabrication Laboratory.

Im Vergleich zu herkömmlichen Hochbauten, bei denen auf einen Kubikmeter bis zu 400 kg Material kommen, beträgt die durchschnittlich verbaute Masse des Arch_Tec_Labs lediglich 240 kg. Die Materialwahl fiel bei der Dachkonstruktion auf Holz und beim Tragskelett auf Stahl, weil diese Materialien im Verhältnis zu ihrer Masse eine optimale Steifigkeit aufweisen. Die Stahlstruktur kommt ohne tragende Kerne und Schächte aus, was eine flexible Nutzung ermöglicht und es erlaubt, die Raumgestaltung an sich wandelnde Bedürfnisse anzupassen.
In der doppelten Bodenstruktur des Gebäudes befinden sich 120 so genannte Airboxen, die an das Anergie-Netz des Campus Hönggerberg angeschlossen sind. Sie übernehmen die Lüftung und dienen zusätzlich der Heizung und Kühlung des Gebäudes. Der doppelte Boden beherbergt einerseits das Leitungsnetz und sorgt andererseits dafür, dass die Luft durch leichten Überdruck über Bodenauslässe in die Räume gelangt.

Ein besonderer Blickfang im Haus ist die Dachkonstruktion aus 48 000 einzelnen Kanthölzern, die jeweils maximal 3,10 m lang sind, aber gemeinsam stützenfrei eine Distanz von 15 m überspannen. 168 seriell gefügte, robotisch assemblierte und genagelte Fachwerkträger führen die Lasten in fünf Feldern auf Stahlträger ab. In die auf der Unterseite holzsichtige, genagelte Dachkonstruktion ist auch die gesamte Gebäudetechnik vom Brandschutz bis zur Beleuchtung integriert. Erstellt wurde das Dach von Europas größtem Portalroboter, den die Güdel AG gemeinsam mit der ausführenden Firma Erne AG Holzbau entwickelt hat. Der Roboter ist 50 m lang und kann Werkstücke bis 48 m Länge und 5,6 m Breite bearbeiten. Seine sechs bzw. sieben Achsen machen ihn sehr beweglich. Der Roboter kann fräsen, schrauben, nageln, kleben, schweißen und einiges mehr, sodass ihn die Erne AG Holzbau mit einem riesigen 3-D-Drucker vergleicht. Als Vorteil der robotergestützten Fertigung nennt das Unternehmen die Zeitersparnis. Bei manueller Bauweise würde die Erstellung jedes der im Dach integrierten Fachwerkträger rund 60 Stunden dauern.

Bauherr: ETH Zürich, Clausiusstrasse 37, 8092 Zürich
Standort: Gebäude HIB, Hönggerberg, CH-8049 Zürich
Nutzung: Forschungsgebäude für digitale Fabrikation, ITA
Gesamtplanung, Koordination: Arch_Tec_Lab AG
Holzdach: Professur für Architektur und Digitale Fabrikation (ETH Zürich),  Arch_Tec_Lab AG, Dr. Lüchinger+Meyer AG, SJB Kempter Fitze AG, ROB Technologies AG, ERNE AG Holzbau
Robotic Fabrication Laboratory: Professur für Architektur und Digitale Fabrika-tion (ETH Zürich), Güdel AG, ABB Schweiz AG
Tragwerk: Dr. Lüchinger+Meyer AG
Beteiligte Professuren:
Professur für Architektur und Bauprozess (Prof. Sacha Menz), Professur für Architektur und Digitale Fabrikation (Prof. Fabio Gramazio und Prof. Matthias Kohler), Professur für Tragwerksentwurf (Prof. Dr. Joseph Schwartz), Professur für CAAD Bauphysik und Akustik (Prof. Dr. Ludger Hovestadt), Professur für Bauphysik (Prof. Dr. Jan Carmeliet), Professur für Gebäudetechnik («Zero Emissions»-Konzept)