«Hohe Präzision dank Robotern»

Mit der Digitalisierung, Robotik und dem 3D Druck werden in der Baubranche neue Möglichkeiten geschaffen. Erforscht und entwickelt werden diese am NEST, dem Forschungs- und Innovationsgebäude der Empa und der Eawag. Peter Richner ist Departementsleiter der Empa.

Bild Anna Birkenmeier

Peter Richner ist Initiant des NEST, Departamentsleiter Ingenieurwissenschaften bei der Empa und Co-Leiter «Nachhaltiges Bauen»

Herr Richner, das NEST ist 2016 entstanden. Welche Idee verbirgt sich dahinter?

Peter Richner: Wir haben in der Schweiz eine grosse Bauindustrie und eine starke Forschungsszene. Im Vergleich zu anderen Branchen sind diese beiden aber zu wenig miteinander verknüpft. Als Folge davon ist die Innovationsgeschwindigkeit meiner Meinung nach viel zu tief – insbesondere, wenn man bedenkt, mit welchen Herausforderungen wir konfrontiert sind. Hier setzt das NEST an: Darin können neue Technologien, Materialien und Systeme unter realen Bedingungen getestet, erforscht, weiterentwickelt und validiert werden.

Sie haben die mangelnde Innovationsgeschwindigkeit in der Baubranche angesprochen. Weshalb ist das so?

Richner: Die Baubranche steht viel weniger unter Innovationsdruck, weil die Globalisierung, abgesehen von den grossen Baustoffherstellern, kaum eine Rolle spielt. Plakativ gesagt: Was interessiert es einen Sanitär in Zürich, was sein Berufskollege in Genf für eine innovative Idee hat? Zugleich besteht die Schweizer Baubranche aus vielen unterschiedlichen Akteuren – für die meisten von ihnen liegt es weder finanziell noch personell drin, Forschung zu betreiben. Vielmehr entstehen Entwicklungen direkt am Bau. Wir brauchen deshalb einen Ort, wo man Ideen und Konzepte mit Potential aufskalieren und in einem realitätsnahen Massstab bauen kann – im Wissen, dass es manchmal nicht so klappt wie gedacht. Scheitern ist in einem Innovationsprozess enorm wichtig; nur so kann man den Dingen auf den Grund gehen und daraus lernen.

Das NEST besteht aus mehreren Units – darunter drei bewohnten Wohnungen, Büroräumlichkeiten und einem Fitnessstudio mit Wellnessbereich. Nach welchen Kriterien werden diese gestaltet?

Richner: Die einzelnen Units, deren Geschossplatten stützenfrei sind, können beliebig, je nach Forschungsschwerpunkt gestaltet, ab- und wieder neu aufgebaut werden. Sie sind auf eine Lebensdauer von fünf bis sechs Jahren ausgelegt und entwickeln sich in dieser Zeit laufend weiter. Ein Forschungs- und Innovationsunit heisst zum Beispiel «Vision Wood» und steht für den visionären Umgang mit der natürlichen Ressource Holz im Bauwesen. Ein anderes Unit heisst «Meet2Create» und ist ein Labor für Kollaboration und Arbeitsprozesse; es dient der Entwicklung von zukunftsfähigen Arbeitswelten.

Beeindruckt hat mich das Unit «Urban Mining & Recycling». Darin sind alle zur Herstellung eines Gebäudes benötigten Ressourcen vollständig wiederverwendbar, wiederverwertbar und kompostierbar. Wie weit ist man in diesem Bereich im Schweizer Bauwesen?

Richner: Das Interesse ist da und es gibt bereits einige grosse Firmen, die diese Entwicklung vorantreiben. Dafür haben, neben dem Bund, der Stadt und dem Kanton Zürich, eine ganze Reihe privater Grossunternehmen die «Charta kreislauforientiertes Bauen» unterzeichnet. Sie verpflichtet die Unternehmen, bis 2030 maximal noch 50 Prozent Primärmaterialien zu verwenden. Das betrifft Investitionen von jährlich rund drei Milliarden Franken.
Dennoch stehen wir hier am Anfang und der Markt für wiederverwendete Materialien ist noch klein. Das Finden des nötigen Materials ist derzeit noch sehr aufwendig und kostenintensiv. Meiner Meinung nach ist das aktuell die grösste Herausforderung.

Welche Rolle spielt die Digitalisierung und Robotik in der Baubranche?

Richner: Die Digitalisierung hat auch im Bauwesen Einzug gehalten und das digitale Planen mittels «Building Information Modeling» (BIM) ist teilweise schon etabliert. Dadurch wird Bauen effizienter, günstiger und transparenter, vom Entwurf bis hin zum Betrieb des Bauwerks. Die ETH Zürich hat im Rahmen von NEST digitale Fertigungstechnologien mit Robotern und 3D-Druckern für den Bau von zwei Units eingesetzt und weiterentwickelt. Ich bin überzeugt, dass es in diesem Bereich grosses Potenzial für Ressourcenoptimierung gibt.

Die von der ETH Zürich entwickelte und im NEST erstmals eingesetzte MESH-Technologie (Bild) hat bereits den Durchbruch geschafft…


Richner: Bei dieser Technologie wird mittels Robotern eine 3D-Gitterstruktur hergestellt, die gleichzeitig die Bewehrung und Schalung bildet. Dies ermöglicht die Herstellung komplexer, massgeschneiderter Betonbauten. Der Vorteil: Es ist deutlich einfacher, kostengünstiger und materialeffizienter als die bisherige händische Herstellung.

Lässt sich mit Robotik energieeffizienter bauen?

Richner: Der Einsatz von Robotern kann in der Fertigung von Bauelementen Bauprozesse beschleunigen und verschlanken. Mit Robotern erreicht man zudem eine sehr hohe Präzision, die für ein konstant hohes Qualitätsniveau und eine bessere Ressourcenausnutzung mit weniger Bauabfällen sorgt. Auf diese Weise wird das Bauen nicht nur effizienter, sondern auch nachhaltiger.

Das Bauwerk Schweiz enthält insgesamt rund 400 Tonnen Material pro Kopf; pro Jahr kommen vier bis fünf Tonnen hinzu. Wie schaffen wir es, das Netto-Null-Ziel bis 2050 zu erreichen?

Richner: Wir müssen bereits heute das Bewusstsein haben, dass alles, was aktuell und in den nächsten Jahren gebaut wird, den Bestand von 2050 bilden wird. Deshalb müssen wir im Bau bereits heute umstellen und so bauen, dass wir unsere Ressourcen im Kreislauf behalten können.

Anna Birkenmeier

Redaktion Zürcher Wirtschaft

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