DFAB. Будинок, який створили роботи, буде протестовано на людях

editor / Архитектура /

DFAB HOUSE розташований на вершині будівлі NEST в місті Дюбендорф, Швейцарія, і є спільним демонстратором Швейцарського національного центру компетентності в галузі досліджень (NCCR) Digital Fabrication (ETH Zurich) на зведенні будинку NEST компаній Empa і Eawag. Шостий блок у будівництві досліджень та інновацій NEST є чудовим прикладом того, як співпраця між дослідниками та промисловістю може продукувати перспективні рішення.

Будинок площею 200 кв. м є результатом тривалого співробітництва між дослідниками-професорами з ETH Zurich та експертами в галузі будівництва і фахівцями з планування. В проєкті були задіяні більш ніж 30 компаній, спільний результат яких допоможе взагалі всій галузі знайти перспективні рішення для майбутніх забудов. Дім-демонстратор показує, як цифрові процеси можуть бути використані у будівництві, які нові можливості вони надають, які форми дозволяють конструювати та наскільки оригінальні, енергозберігаючі та інноваційні об’єкти можуть замінити старий формат енергетично великовитратних споруд.

Анастасія Білецька

Для будівництва дослідники ETH Zurich у співпраці з промисловими партнерами вперше впровадили кілька нових цифрових технологій від лабораторії до будмайданчика в рамках розробок Національного центру компетентності в галузі досліджень (NCCR) Digital Fabrication. Вісім учасників розробок — професорів із Цюрихського політехнікуму — шукали шляхи, щоб зробити будівництво більш стійким і ефективним за допомогою цифрових технологій і водночас створити нові можливості дизайну для дому.

Дім-демонстратор показує, як цифрові технології можуть бути використані у будівельних процесах

DFAB і будівля NEST. Фото: Роман Келлер

Плетена сітка (Mesh Mold): виготовлення структурно оптимізованої бетонної стіни на місці і без опалубки

Нова технологія будівництва Mesh Mold поєднує в собі дві традиційно розділені функції опалубки і армування: за допомогою робота цифрова модель сталевої сітки виготовляється з високою точністю, а потім заповнюється бетоном. Завдяки щільній конструкції сітки рідкий бетон не виливається. Таким чином, сталева сітка передбачає і поєднує дві функції — опалубки і арматури. Це дозволяє вивести стандартні елементи будівлі, а також структурно оптимізовані, вигнуті та нестандартизовані геометрії з мінімальними відходами, меншою кількістю матеріалу та енергії та значно нижчими витратами на виробництво.

Нова технологія будівництва Mesh Mold поєднує в собі дві традиційно розділені функції опалубки і армування

Бетон заливається в сталеву сітку. Завдяки тісній структурі сітки та спеціальній суміші він залишається всередині сітки і не витікає, що призводить до зменшення кількості будівельних відходів. Фото: NCCR Digital Fabrication

Mesh Mold, заповнений бетоном вручну. Фото: NCCR Digital Fabrication

Другий помічник на майданчику — In-situ Fabricator

In-situ Fabricator — це мобільний робот, призначений для виготовлення будівельних елементів на місці. Завдяки вбудованій системі навігації та датчиків мобільний робот здатен орієнтуватися у мінливих умовах будівельних майданчиків і може самостійно позиціонувати себе і рухатися. Оскільки промислова робототехніка може бути оснащена різними інструментами, робот здатний виконувати різні завдання на будівельних майданчиках, які є небезпечними, загрожують здоров’ю або занадто складні для людини. На NEST робот виготовив тонкоплетену сталеву сітку для несучої стінки, яка побудована з використанням нової, вже згадуваної будівельної технології Mesh Mold.

Робот може виконувати різні небезпечні та складні завдання. Але все ж таки без людини на будівництві не обійтися

Smart Slab: виготовлення функціонально вбудованих стельових плит

За допомогою 3D-принтера з високою роздільною здатністю були сформовані збірні стельові плити. Потім окремі елементи заповнюються бетоном, армованими волокнами. Завдяки високій роздільній здатності принтера різні функції, такі як технологія будівництва, освітлення та акустика, вже можуть бути інтегровані в будівельні елементи. Крім того, свобода вибору технології дозволяє оптимізувати багатофункціональні стельові плити. Таким чином можна заощадити значну кількість матеріалу порівняно зі стандартними наливними конструкціями.

Учасник проєкту вручну з’єднує дерев’яні балки, які були попередньо встановлені проєкту роботами. Фото: NCCR Digital Fabrication / Roman Keller

Розумне динамічне лиття: попереднє виготовлення нестандартизованих бетонних елементів з використанням процесу формування робототехнічних сколів

Smart Dynamic Casting — це технологія безперервного роботизованого ковзання, яка дозволяє виготовляти несучі бетонні конструкції зі змінним поперечним перерізом без опалубки. Автоматизований процес полягає в тому, що ділянка опалубки 40 см завдовжки безперервно заповнюється бетоном і постійно тягнеться вгору. Спеціальні присадки та добавки гарантують, що після виходу з сегмента опалубки бетон гідратується тільки тією мірою, якою він витримує сам себе і вагу залитого вище шару бетону. В межах блоку NEST техніка була використана для виготовлення фасадних елементів фундаменту.

Спеціальні присадки гарантують, що після виходу з сегмента опалубки бетон гідратується тільки тією мірою, якою він сам себе витримує

Робототехнічне виготовлення та збірка дерев’яних конструкцій-скелетів

Тривимірна робототехнічна конструкція високоінтегрованих елементів з деревини розширює можливості геометричного дизайну збірних конструкцій і зводить до мінімуму зусилля, пов’язані з установкою окремих елементів. В межах блоку NEST побудовано каркасну конструкцію з панеллю, в якій технічні установки, такі як фотоелектричні панелі, теплові колектори або системи затінення, були інтегровані в процесі роботи.

Останній і найбільший сегмент Smart Slab вагою майже 2,5 т встановлюється на місце. Фото: Digital Building Technologies (dbt), ETH Zurich / Andrei Jipa

Прозорий та легкий фасад

Дерев’яні опорні конструкції дозволяють виготовляти корпуси з високою міцністю у всіх напрямах, що не вимагають додаткової арматури. Дослідники DFAB HOUSE використали цю свободу у виборі матеріалу для розробки інтегрованого високотехнологічного рішення фасаду. Інноваційна система світлопрозорого фасаду поєднує в собі відмінну теплоізоляцію та прозорість гранул аерогелю з легкістю та геометричною гнучкістю мембранної системи. Результатом цієї запатентованої технології є тонкий фасад з новою естетикою, що дещо нагадує нам про фантастичні стрічки своїми біоморфними чуттєвими формами.

Дерев’яна геометрія в інтер’єрі DFAB HOUSE. Фото: Roman Keller

Життя в цифрі

Не дивина вже давно: ми живемо серед предметів, що знають про нас більше, ніж гадаємо. Наші телефони відчиняють наші автомобілі, платять за товари та пропонують нам переглянути фільми, корелюючи наші дані у пошукових системах. У DFAB HOUSE digitalSTROM працює з партнерами для розробки нових продуктів, систем, послуг і додатків, що будуть протестовані на жителях. DigitalSTROM — це платформа Smart Home, яка керує всіма елементами будинку незалежно від виробника: аналогові технології, IP-пристрої, аудіо- та мультимедійні програми, технології будівництва, сенсори та різні послуги. Інтеграція штучного інтелекту відкриває нові можливості для сталого використання ресурсів, таких як енергія та вода, а також дозволяє житлу бути ще більш комфортним, безпечним і гарним.

У DFAB HOUSE проживатимуть нетривалий час чотири мешканці, які можуть користуватися спільними житловими приміщеннями. Фото: Roman Keller

Інтелектуальне і гігієнічне розповсюдження та енергоефективне використання води

Тепла, застійна вода в трубах звичайних систем розподілу підвищує ризик колонізації мікроорганізмів. Система 3Eflow, встановлена у DFAB HOUSE, евакуює воду з розподільних труб після її використання, запобігаючи зростанню бактерій, знижуючи споживання енергії та води на 40 %. Дослідники Eawag у співпраці з Empa досліджують вплив системи 3Eflow на гігієну води та потік енергії в розподільчій мережі за допомогою інтелектуального контролю за приладами для точного моніторингу споживання води.

Системи теплообміну частково відновлюють енергію стічних вод у двох з душів DFAB HOUSE. Це досягається шляхом попереднього нагрівання вхідної холодної води приблизно на 15 °C відпрацьованою енергією використаної душової води. Внаслідок цього на змішувальний клапан необхідно подавати до 40 % менше гарячої води.

Фото: Roman Keller

Консорціум компаній-розробників найближчими роками продовжить використовувати будинок як платформу для впровадження та подальшого розвитку нових цифрових рішень у реальному життєвому середовищі. А нам залишається сподіватися, що найближчим часом будівельні майданчики в Україні теж стануть місцем, де утворюються кращі умови для життя людей.

Архітектура
Концепція: проф. Маттіас Колер, Конрад Грасер
Управління проєктами: Конрад Грасер (керівник), Марко Баур, Сара Шнайдер
Автор: Араш Адель, проф. д-р Бенджамін Ділленбер, д-р Катрін Дорфлер, Рена Г’єсекке, проф. Матіас Колер, д-р Ена Льорет-Фрітчі, д-р Манія Агеї Мейбоді, Фабіо Скотто, Деметріс Шаммас, Андреас Тома

Конструкційне проєктування
Концепція: проф. д-р Джозеф Шварц
Інженер проєкту: Марко Бахр
Автори: д-р Хайме Мата Фалькон, проф. д-р Вальтер Кауфман, Даніель Ренц, Томас Верль
Замовник: Empa

Команда планування
Архітектура: цифрове виготовлення NCCR
Генеральний планувальник: ERNE AG Holzbau
Будівельна техніка: Dr. Schwartz Consulting AG
Будівельна фізика: BAKUS Bauphysik und Akustik GmbH
Електротехніка: Elektro Siegrist AG Проєктування кліматичного обладнання: Häusler Ingenieure AG
Технологія будівництва: Schibli Gebäudetechnik
Дизайн освітлення: Sommerlatte & Sommerlatte AG

Про інновації та життя у майбутньому дізнавалися в інформаційному турі, організованому Посольством Швейцарії в Україні у травні цього року. Особиста велика подяка керівникові проєктів Посольства пані Олені Чернеженко.

Текст: Анастасія Білецька