Wie Roboter die Architektur verändern

Auf dem Gantenbein Weingut kam der Roboter von Gramazio und Kohler zum Einsatz. © Gramazio & Kohler in cooperation with Bearth & Deplazes Architekten, Chur/Zurich

Mitten im Weingut Gantenbein bei Fläsch im Bündner Rheintal steht ein herausragendes Gebäude. Was aus der Distanz aussieht wie ein riesiger mit Trauben gefüllter Korb, entpuppt sich aus der Nähe als eine Backstein-Fassade, die gänzlich von Robotern gebaut wurde: Ein Stück Zukunft der Architektur.

Mitten im Weingut Gantenbein bei Fläsch im Bündner Rheintal steht ein herausragendes Gebäude. Was aus der Distanz aussieht wie ein riesiger mit Trauben gefüllter Korb, entpuppt sich aus der Nähe als eine Backstein-Fassade, die gänzlich von Robotern gebaut wurde: Ein Stück Zukunft der Architektur.

Entwickelt wurde das Konzept von Fabio Gramazio und Matthias Kohler. Das Duo gründete 2005 das weltweit erste Labor für Roboter-Architektur an der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich (ETHZ). Es liegt noch heute an der Spitze der Forschung in diesem Bereich.

Die Beiden haben soeben das Buch «The Robotic Touch – How Robots Change Architecture» veröffentlicht, das gemäss Klappentext einen neuen Denkansatz und Zugang zur Architektur vorstellt.

«Die wichtigste Botschaft ist, dass Roboter die Architektur grundlegend verändern, den Prozess hinter der Konstruktion unserer bebauten Umgebung beeinflussen», sagt Gramazio gegenüber swissinfo.ch.

Wir treffen uns auf einer Ausstellung von Modellanlagen auf dem Wissenschaftscampus der ETH am Hönggerberg in Zürich, wo das Institut untergebracht ist.

Gramazio und Kohler bauen die Roboter nicht selber, aber programmieren diese so, dass sie etwas bauen, das für menschliche Hände unerreichbar ist, sagt der Professor, als wir an komplexen Modelbauten vorbeigehen.

Wein und Hightech

Die Ausdehnung auf das Weingut Gantenbein, das in der Ausstellung veranschaulicht wird, ist ein geeignetes Beispiel.

© Gramazio & Kohler in cooperation with Bearth & Deplazes Architekten, Chur/Zurich

«Wir sind glücklich, so aussergewöhnliche Kunden zu haben, die das Risiko [dies zu bauen] in Kauf nehmen», sagt Gramazio und erinnert an die fünf Monate dauernde Frist bis die Trauben untergebracht werden müssen.

«Obwohl die Bauindustrie konservativ und komplex ist, gibt es gewisse Gelegenheiten, die es erlauben, Resultate zügig aus dem Labor in die Wirklichkeit hinaus zu bringen. Die Leute entdecken es und stellen fest, dass es nicht mehr nur eine Vision, sondern machbar ist und funktioniert.»

Andere Früchte ihrer Forschung wurden an der Internationalen Architektur Biennale in Venedig gezeigt in Form einer schlangenähnlichen Mauer und einer 22-Meter langen Backsteinstruktur in New York.

Fliegende Roboter

Ausgesprochen spektakulär war die allererste architektonische Konstruktion, die von fliegenden Robotern am FRAC-Centre im französischen Orléans gebaut wurde.

Das Team macht auch Versuche mit Roboter-Fabrikation bei der Gestaltung und Konstruktion von Hochhäusern am «Future Cities Laboratory» in Singapur.

Im Labor auf dem Campus in Zürich werden Experimente mit Hilfe eines Industrieroboters durchgeführt. Ein laufendes Projekt bezieht die Roboterfabrikation für komplexe Stahlbeton-Konstruktionen ein, die mit herkömmlichen Methoden nicht realisierbar wären.

Roboter werden in der Industrie seit den 1950er-Jahren eingesetzt. Heute ist die Produktion zum Beispiel in der Autobranche völlig automatisiert.

Aber das Potential der Roboter im Architekturbereich wird noch nicht richtig anerkannt, weil es –  zum Beispiel wegen Sicherheitsproblemen –  schwierig sei, sie auf den Baustellen einzuführen, sagt Gramazio.

© Gramazio & Kohler

Komplementäre Fähigkeiten

Es entstanden auch Befürchtungen, dass Roboter zu viele Aufgaben übernehmen und Architekten sowie Konstrukteure aus dem Geschäft verdrängen könnten.

Gramazio und Kohler sehen das anders. Menschen und Roboter hätten komplementäre Fähigkeiten. Es könnte zu einem Wiedererwachen des handwerklichen Könnens führen, das während der Industrialisierung verloren ging. Dem Menschen würde dabei nicht bloss die monotone Bedienung der Maschine übertragen, sondern er würde seine Fähigkeiten zum Füttern der Maschine mit Informationen einsetzen.

Architekten wären dementsprechend auch Computer-Experten. Gramazio und Kohler, die sich als Architekturstudenten in den 1990er-Jahren kennenlernten, entwickelten bereits als Teenager ein Interesse für das Programmieren.

Obwohl Gestalten und Programmieren oft als Gegensätze wahrgenommen werden, gebe es viele Gemeinsamkeiten, sagen die beiden Architekten, die 2000 ein eigenes Architekturbüro auf die Beine stellten, um diese «Gegensätzlichkeit zu überwinden».

© Gramazio & Kohler, ETH Zurich

Pioniere

«Sie haben einen interessanten Denkansatz, ihre Arbeit ist ausgesprochen ästhetisch», sagt Thomas Bock, Professor für Baurealisierung und Bauinformatik an der Technischen Universität München, gegenüber swissinfo.ch.

«Gramazio und Kohler haben der Verwendung von Robotern in der Architektur zu Bekanntheit an verschiedenen Architektur-Fakultäten verholfen», sagt auch Antoine Picon, Professor für Architekturgeschichte und Technologie an der Harvard Graduate School für Design.

Beide Wissenschaftler kommen zum Schluss, dass die von dem Duo benutzten Roboter in der Regel nicht auf Baustellen eingesetzt werden könnten. «Wenn man – wie zum Beispiel in der Autobranche – standardisierte Industrieroboter einsetzt, haben diese eine schlechte Tragkraft, weil sie zu schwer sind, und sie sind nicht wetter-, staub- und schmutzresistent. Die Gestaltung der Baustelle müsste den Anforderungen des Roboters angepasst werden», sagt Bock.

Gegenwärtig befänden sich rund 150 Bauroboter mit unterschiedlichster Maschinerie auf 30 automatisierten Baustellen in Betrieb – die meisten in Asien, sagt er.

Zukunft

Laut Picon werfen die von Gramazio und Kohler eingesetzten Roboter einige interessante Fragen über Design auf. Es veranlasse die Designer, anders zu denken, und dies dürfte die wichtigste Konsequenz eines Einsatzes von Robotern in der Architektur sein, zumindest vorläufig, sagt er.

Das nächste grosse Projekt von Gramazio und Kohler ist die Errichtung einer grossen Holzdach-Konstruktion auf dem ETHZ-eigenen Wissenschaftscampus. Sie besteht aus mehr als 45’000 einzelnen Holzelementen, die zu einer komplexen Form verflochten werden.

«Wir können die laufende Forschung in einen umfangreichen Prototypen integrieren – das ist spannend», sagt Gramazio.

(Übertragung aus dem Englischen: Peter Siegenthaler)