«Jedes Bauteil kann anders aussehen»

ETH-Professor Matthias Kohler glaubt, dass die Digitalisierung zu einer neuen Baukultur führen wird. Er forscht an Robotern, die frei geformte Betonwände ermöglichen.

Das Bauen der Zukunft: Roboter drucken ein dreidimensionales Kunststoffgitter, das später mit Beton aufgefüllt wird. Foto: Gramazio Kohler Research, ETH Zürich

Das Bauen der Zukunft: Roboter drucken ein dreidimensionales Kunststoffgitter, das später mit Beton aufgefüllt wird. Foto: Gramazio Kohler Research, ETH Zürich

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In Amsterdam und in China kommen Gebäude aus dem Drucker, Norman Foster will diese Technik sogar auf dem Mond einsetzen. Sind dreidimensional gedruckte Häuser die Zukunft?
Die Konstruktionen, wie sie nun zum Beispiel in China angewandt werden, sind sehr rudimentär. In der Schweiz könnte man so nicht bauen. Dennoch finde ich sie grundsätzlich interessant. Wir müssen viel ausprobieren, um die digitale Baukultur von morgen zu ergründen.

Warum sind Sie skeptisch?
3-D-Drucker wurden für die Industrie entwickelt, nicht für die Architektur. Der direkte Technologietransfer funktioniert daher nicht. Die Drucker eignen sich gut für kleine Bauteile von hohem Detaillierungsgrad. Ein Gebäude hat jedoch ganz andere Anforderungen, etwa an die Statik, die Dauerhaftigkeit sowie die Kosten. Für das Bauen braucht es ­daher einen anderen Zugang zu dieser Technik.

Was heisst das?
Konventionelle 3-D-Drucker tragen Material in möglichst dünnen Schichten auf. Aber wie effizient ist es, ein leistungsfähiges Baumaterial wie Holz erst in seine Bestandteile zu zerlegen, um es dann erneut zusammenzubinden? Bei Gebäuden ist es oft vielversprechender, bestehende Baumaterialien zu verwenden. Deshalb setzen wir nicht nur auf die Entwicklung neuer Materialprozesse, sondern auch auf bewährte Baumethoden, die wir neu interpretieren. Wir nennen dies digitale Materialität. Das kann zum Beispiel ein Roboter sein, der Backsteine in freier Form assembliert. Das Baumaterial ist klassisch, dessen Erscheinungsbild aber vollkommen neu.

Was bedeutet die Digitalisierung für die Architektur?
Das Digitale beeinflusst alle Lebens­bereiche. Doch in der Architektur wird immer noch gebaut wie vor 100 Jahren. Das ändert sich nun. Die digitalen Fertigungsmethoden führen zu einer neuen Baukultur. Revolutionär dabei ist, dass digitale Daten direkt an eine Maschine zur Herstellung übermittelt werden. So kann jedes Bauteil anders aussehen, ohne dass dadurch die Kosten steigen.

Wird der Architekt zum Programmierer?
Ich würde eher sagen: Durch die Digitalisierung nähert sich der Architekt wieder dem Bauprozess, indem er diesen direkt entwerfen und steuern kann. Das ist ein sehr klassisches Berufsverständnis. Neu ist vielmehr der Formenreichtum, den die digitale Fabrikation erlaubt. Um diesen auszuschöpfen, sind Computer oft die einzige Möglichkeit. Es muss sich aber noch zeigen, inwiefern diese gestalterischen Freiheiten für die Architektur attraktiv sind.

Sie arbeiten an Robotern, die auf der Baustelle Fliesen legen. Wie realistisch sind solche Szenarien?
Ich gehe davon aus, dass die digitale Fabrikation in den nächsten zehn Jahren vor allem die Vorfertigung verändern wird. Ich kann mir jedoch gut vorstellen, dass Maschinen auch direkt mit Menschen auf der Baustelle zusammenarbeiten werden. Das liegt aber noch im ­Bereich der Zukunftsvision.

Roboter bauen schneller und genauer als Menschen. Ist das Fernziel der vollautomatisierte Bauprozess?
Baustellen sind dafür zu komplex. Bereits in den 80er-Jahren hat man in ­Japan versucht, das Bauen komplett zu automatisieren, doch der Aufwand war viel zu gross und das Ergebnis monoton. Mein Fernziel ist eine Zusammenarbeit: Die repetitiven Arbeiten erledigt der Roboter, der Mensch nutzt seine Fähigkeit, kreativ zu denken und zu handeln.

An welchen anderen Anwendungen forschen Sie zurzeit?
Wir arbeiten intensiv mit Kollegen aus der Robotik und der Materialforschung zusammen. Gemeinsam haben wir einen Roboter entwickelt, der eine Ziegelwand autonom direkt auf der Baustelle errichtet. Dann forschen wir an einer additiven Fertigungstechnik für Betonwände. Dabei «druckt» ein Roboter ein drei­dimensionales Gitter aus Kunststoff, das mit Beton aufgefüllt wird. Die Maschenweite ist derart gewählt, dass der flüssige Beton im Gitter haften bleibt. Die traditionelle Verschalung ist somit überflüssig, und nach der Aushärtung wirkt das Gitter zugleich als Armierung. Aktuell arbeiten wir an einer Umsetzung des Raumgitters in Stahl.

Was heisst das gestalterisch?
Das Gitter und damit die ganze Betonstruktur lassen sich frei formen. Das schafft nicht nur gestalterische Vorzüge. Je nachdem, wo die Konstruktion statisch beansprucht wird, kann sie dicker oder dünner werden. Das heisst: Wir sparen Material und schaffen gleich­zeitig Platz für Installationen.

Sie experimentieren auch mit Robotern, die fliegen oder Lehm werfen. Ist das nicht eine Spielerei?
Gemeinsam mit Forschungspartnern versuchen wir immer wieder, unsere Grenzen des Denkens zu überwinden. Die Flugroboter, die eine Stadt errichten, oder die Maschinen, die aus Distanz mit Lehm bauen, sind spekulative Projekte, die das Potenzial für Architektur und Städtebau untersuchen. Andererseits geht es um Grundlagenforschung in der Robotik oder Materialtechnik.

Die digitale Fabrikation ist eine Nische. Geht sie jemals in die Breite?
Das hängt von der Baubranche ab, die traditionell eher behäbig und risikoscheu ist. Dazu zähle ich auch die Architekten, deren Skepsis allerdings durchaus nachvollziehbar ist. Bauten müssen dauerhaft sein, die Konstruktionen also bewährt und die Gestalt nicht modisch. Dennoch sollten wir uns den neuen Möglichkeiten nicht verschliessen.

Erstellt: 29.04.2015, 07:21 Uhr

Die Maschine ersetzt den Handwerker

Ein Haus aus dem Drucker

Wie Senf quillt die Masse aus der Düse, bis aus den Würsten eine Wand wird. «Crazy Magic Stone» nennt der chinesische Unternehmer Ma Yihe das Gemisch, mit dem er in einer Werkhalle halbe Gebäude ausdruckt. In zwei Tagen hat die Maschine die Wände für eine Villa bei Shanghai ausgespuckt. Technisch sei es kein Problem, auch einen Wolkenkratzer auszudrucken, sagt Ma Yihe. In der Wüste soll es noch billiger gehen, da er direkt vor Ort stammenden Sand verwendet. Der Vertrag für 20 0000 Häuser in Ägypten ist unterschrieben. Im Mai kann man Mas Wurst-Häuser an der Expo in Mailand begutachten.

Die 3-D-Technik soll den grossen Massstab digitalisieren – die Architektur. Das Versprechen ist klar: So effizient bauen wie die Automobilindustrie. Der Drucker arbeitet präziser und günstiger als Menschen und soll Ressourcen schonen. Er druckt nur das, was wirklich nötig ist, und wird mit Abfällen oder Material vor Ort befüllt. Der Architekt Norman Foster etwa will auf dem Mond Gebäude aufschichten, ohne Ziegel durch den Weltraum fliegen zu müssen.

Grenzen explodieren

Gleichzeitig explodieren die Grenzen der Form. Kein Grund mehr, eine Wand gerade zu bauen, ein verspieltes Ornament kostet nicht mehr. Was das heisst, zeigte die Installation «Digital Grotesque», welche Michael Hansmeyer und Benjamin Dillenburger an der ETH aus künstlichem Sandstein gedruckt haben. Ein Wandelement aus 260 Millionen Facetten, die Algorithmen errechnet haben. Das Resultat: eine bizarre Mischung aus HR Giger und Gotik.

Manche sprechen bereits von einer neuen Ära der Architektur. Doch bisher werfen die Drucker vor allem Fragen auf. Einerseits konstruktiv: Wie dauerhaft sind die gedruckten Wände? Wie repariert man ein Haus, das aus einem Guss geformt wurde? Zweitens architektonisch: Führt die Freiheit der Form nicht zu sinnloser Beliebigkeit? Und drittens ökonomisch sowie ökologisch: Was bedeutet die Automatisierung für die Bauindustrie? Die Gefahr ist gross, dass wir mit den Printern, statt Ressourcen zu schonen, noch mehr auf die Tube drücken. Im Büro hat die Digitalisierung den Papierverbrauch nicht reduziert, sondern erhöht. Dabei droht die Baukunst eine ihrer elementarsten Kräfte zu verlieren: die physische Qualität. Ein Haus besteht nicht mehr länger aus Holz, Stein oder Metall, sondern aus ­einer eigenschaftslosen Paste. Die Architektur wird entmaterialisiert.

In Amsterdam versuchen DUS Architects Antworten zu finden. «Kamer­maker» nennt das Büro seinen Roboter, der aus Bioplastik ein Kanalhaus aufträgt, über dessen Fassade sich grosse und kleine Waben ziehen. Das drei Jahre dauernde Forschungsprojekt untersucht Fragen zu Stabilität, Isolation oder Brandschutz. Dabei werden neue Materialien wie Bambusfasern oder Kartoffelstärke getestet. Das Vorhaben soll zudem die Planung verändern, lautet die Idee. Künftige Bewohner laden das Haus aus dem Internet herunter und klicken auf Drucken. Die Maschine ersetzt nicht nur den Handwerker, sondern auch den ­Architekten. Jedenfalls zum Teil. (Andres Herzog)

Matthias Kohler

Matthias Kohler führt mit Fabio Gramazio ein Architekturbüro in Zürich. Gemeinsam leiten die beiden die Professur für Architektur und Digitale Fabrikation an der ETH Zürich.

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