Den perfekten Schatten programmiert

Wozu digitale Technologien in der Architektur f?hig sind, l?sst sich seit kurzem am Istituto Svizzero in Rom zeigen. Auf der Terrasse eines Nebengeb?udes des Schweizer Kulturinstituts steht seit Juni ein aussergew?hnlicher Holzpavillon. Auffallend an der bis zu vier Meter hohen Konstruktion sind die kurzen Holzelemente, die nur durch Holzd¨¹bel verbunden sind.

Das System aus Holzelementen weitet und verdichtet sich und schafft so je nach Sonnenstand immer neue Schattenpl?tze. ?Wer die Struktur der Pergola genauer betrachtet, entdeckt in der Anordnung ein Regelwerk, das auf den digitalen Ursprung der Konstruktion hinweist. Jedes Holzelement ist Teil eines gr?sseren Systems und so lassen sich die feinen ?berg?nge erkl?ren, die dem Pavillon seinen Namen gaben: Gradual Assemblies?, sagt Hannes Mayer, Programmleiter des MAS Programms und Oberassistent an der Professur f¨¹r Architektur und Digitalen Fabrikation.

Im Studiengang Master of Advanced Studies (MAS) ?Architektur und Digitale Fabrikation? werden die Kompetenzen in der digitalen Planung und Fabrikation an eine junge Generation weitergegeben. Im Rahmen der Ausbildung dienen Bauprojekte dazu, den gesamten digitalen Planungs- und Bauprozess ebenso wie das physische Bauen und seine Rahmenbedingungen in der Realit?t zu verstehen ¨C von der Konzeption bis zur Fertigstellung. Gleichzeitig steht die robotische Fertigung im Mittelpunkt des Lehrprogramms.

Terrasse als Bauplatz

Zum Bau des Pavillons eingeladen hatte das Istituto Svizzero. Als Bauplatz war den Studierenden die L-f?rmige, 250 Quadratmeter grosse Travertin-Terrasse auf einem Nebengeb?ude des Istituto Svizzero vorgegeben. Diese ist den ganzen Tag der sengenden R?mer Sonne ausgesetzt und trotz sch?ner Lage kaum zu nutzen.

F¨¹r die Studierenden war dieses Projekt eine besondere Herausforderung: ?Rom war einst eine Stadt der Innovationen in der Architektur, die Kunst und Technik zusammenbrachte. Heute nehmen wir sie vorwiegend als einen historischen Ort war?, sagt Mayer. ?Wir hatten also die M?glichkeit, ein St¨¹ck Innovationskraft nach Rom zur¨¹ckzubringen.?

Dies gelang den 17 Studierenden in ?usserst kurzer Zeit. Sie entwarfen, entwickelten und bauten den Pavillon innerhalb von nur zehn Wochen. Davon entfielen knapp drei Wochen auf die Herstellung der Elemente in Z¨¹rich; eine Woche brauchten sie, um den Bau auf der Terrasse zu errichten. Anfang Juni stand die Konstruktion und wurde feierlich er?ffnet.

Rein digitale Prozesskette

Die Entwicklung und Fabrikation der Pergola folgten einer rein digitalen Prozesskette. Dabei f¨¹hrten die Studierenden den Entwurf, die Ergebnisse einer Sonnenstandssimulation zur Positionierung der Holzelemente, die konstruktiven Rahmenbedingungen sowie die Fabrikationsdaten in einem digitalen Modell zusammen.

?Mit herk?mmlichen Methoden w?re es unm?glich, die 700 Holzelemente und 2700 Buchenholzd¨¹bel in ihrer Position zu definieren, so dass sich ein so dynamisches wie harmonisches Gesamtbild ergibt. Hier braucht es Regeln, die in Algorithmen ¨¹bersetzt die vielen Einzelelemente zu einem leistungsf?higen sch?nen Werk vereinen?, hebt Mayer die Vorz¨¹ge der digitalen Entwicklung hervor.

Die Wechselwirkung von D¨¹beln und Holzlamellen bei dieser Konstruktion hat den Vorteil, dass sich eine offene Struktur bauen l?sst. Dies erm?glicht es zudem, dass der Pavillon einer kurvigen Linie folgt und sich die tr?gerartigen Bauteile verj¨¹ngen oder auff?chern. Die Studierenden montierten in Rom elf Tr?ger aus 22 Einzelelementen und f¨¹gten sie zu einer scheinbar nahtlosen Gesamtstruktur zusammen.

Kein Leim, keine N?gel, keine Schrauben

Hergestellt wurden s?mtliche Elemente der Pergola im Robotic Fabrication Laboratory an der ETH Z¨¹rich. ?ber das digitale Modell wurden zwei Roboterarme angesteuert, die an einer beweglichen Br¨¹cke von der Decke des Instituts f¨¹r Technologie in der Architektur auf dem ETH-365ÌåÓýÖ±²¥_365ÌåÓýͶע-¾º²ÂÍøͶ H?nggerberg installiert sind. Der eine Arm platzierte die Holzlatten millimetergenau, der andere bohrte L?cher f¨¹r die Holzd¨¹bel in unterschiedlichen, gegenl?ufigen Winkeln, was die festigende Wirkung der D¨¹bel verbesserte. ?F¨¹r diese Arbeit ist der Roboter ein perfektes Werkzeug, denn er kann die einzelnen Elemente sehr pr?zise im Raum positionieren. Dank ihm lassen sich komplexe und differenzierte digitale Entw¨¹rfe in die physische Welt ¨¹bertragen?, betont Mayer.

Ganz ohne Mensch ging es jedoch nicht. Die Studierenden mussten alle Holzd¨¹bel in Handarbeit einschlagen. Diese wurden zuvor in einem Ofen getrocknet. Dadurch schrumpfte das Holz, sodass sich die D¨¹bel in kleinere Bohrl?cher einschlagen liessen. Einmal platziert, wurden sie wieder befeuchtet, sodass sie aufquollen und sich mit den entsprechenden Holzelementen fest verbanden. Abgesehen von der Verbindung der metallenen Bodenplatten mit den Tr?gern kommt der Pavillon somit g?nzlich ohne Leim, Schrauben oder N?gel aus.

?Holz und Feuchtigkeit spielen hier mit den digitalen Entwurfs- und Fabrikationswerkzeugen zusammen, um die Technik der Holz-Holzverbindungen weiterzuentwickeln?, sagt Mayer. ?Die Technik der Holz-Holzverbindungen erlebte bereits im Mittelalter eine erste Bl¨¹te und wurde sp?ter vom industriellen Bauen verdr?ngt. ?An der ETH Z¨¹rich tritt sie nun wieder aus dem Schatten, um in Rom einen wunderbaren neuen Schatten zu werfen.?