Ensambles de Madera Espaciales: arquitectura, robótica y artesanía

Ensambles de Madera Espaciales

7 de Enero, 2021

Investigadores de ETH Zurich están utilizando un nuevo método para la construcción de madera digital en un proyecto real por primera vez. Los módulos de madera portantes, que son prefabricados por robots, se ensamblan en los dos pisos superiores de la obra de DFAB HOUSE. El proyecto Ensambles de Madera Espaciales combina arquitectura con robótica y artesanía.

La digitalización se ha abierto camino en la construcción de madera, con elementos completos que ya se fabrican mediante sistemas asistidos por computadora. La materia prima es cortada a medida por las máquinas, pero en la mayoría de los casos todavía tiene que ser ensamblada manualmente para crear un marco plano. En el pasado, este proceso de fabricación venía acompañado de muchas restricciones geométricas.

Bajo los auspicios del Centro Nacional de Competencia en Investigación (NCCR) Fabricación Digital, los investigadores de la Cátedra de Arquitectura y Fabricación Digital de ETH Zurich han desarrollado un nuevo método de construcción de madera digital que amplía el rango de posibilidades para la construcción tradicional de marcos de madera al permitir la construcción y montaje eficientes de módulos de madera geométricamente complejos. Spatial Timber Assemblies surgió de una estrecha colaboración con Erne AG Holzbau y se utiliza por primera vez en el proyecto DFAB HOUSE en el sitio de construcción de investigación e innovación de Empa y Eawag NEST en Dübendorf. También es el primer proyecto arquitectónico a gran escala que utiliza los robots de construcción desarrollados por el nuevo Laboratorio de Fabricación Robótica de ETH Zurich.

Con precisión robótica

Módulo de madera espacial y geométricamente único prefabricado con el novedoso método de construcción / urbannext

El robot primero toma una viga de madera y la guía mientras se corta a medida. Después de un cambio automático de herramienta, un segundo robot perfora los orificios necesarios para conectar las vigas. En el paso final, los dos robots trabajan juntos y colocan las vigas en la disposición espacial precisa según el diseño de la computadora. Para evitar colisiones al colocar las vigas de madera individuales, los investigadores han desarrollado un algoritmo que recalcula constantemente la trayectoria de movimiento de los robots de acuerdo con el estado actual de construcción. Luego, los trabajadores atornillan manualmente las vigas.

Construcción más duradera e individual

A diferencia de la construcción de armazón de madera tradicional, los Ensambles de Madera Espaciales pueden funcionar sin placas de refuerzo porque la rigidez y el soporte de carga requeridos resultan de la estructura geométrica. Esto no solo ahorra material; también abre nuevas posibilidades creativas. Un total de seis módulos de madera espaciales y geométricamente únicos se prefabrican de esta manera por primera vez. Luego, los camiones los transportan a la obra de DFAB HOUSE en el NEST en Dübendorf, donde se unen para construir una unidad residencial de dos pisos con más de 100 m2 de superficie. La compleja geometría de la construcción de madera seguirá siendo visible detrás de una fachada de membrana transparente.

Arquitectura digital integrada

Es la primera plataforma de investigación para la prefabricación robótica a gran escala en arquitectura / urbannext

Los robots utilizan información de un modelo de diseño asistido por computadora para cortar y colocar las vigas de madera. Este método fue desarrollado especialmente durante el proyecto y utiliza varios parámetros de entrada para crear una geometría que consta de 487 vigas de madera en total.

El hecho de que Ensambles de Madera Espaciales se estén utilizando para la fabricación digital y también en el diseño y la planificación ofrece una gran ventaja, según Matthias Kohler, profesor de Arquitectura y Fabricación Digital en ETH Zurich y el hombre que encabeza el proyecto DFAB HOUSE: “Si se produce algún cambio para el proyecto en general, el modelo de computadora se puede ajustar constantemente para cumplir con los nuevos requisitos. Este tipo de arquitectura digital integrada está cerrando la brecha entre el diseño, la planificación y la ejecución”.

Un concepto exitoso para compartir conocimientos

ETH Zurich ya ha completado una exitosa colaboración con Erne AG Holzbau en el techo de madera construido por robots del Arch_Tech_Lab en el campus de Hönggerberg. Gracias a Ensambles de Madera Espaciales, la experiencia de la empresa en la construcción con madera hará una contribución más a la investigación de ETH.

Kohler cree en el efecto de sinergia provocado por la asociación: “La fabricación digital depende de la tremenda experiencia requerida para la artesanía. Por el contrario, la digitalización puede mejorar la artesanía y abrir nuevas oportunidades”. Kohler también dice que el hecho de que las disciplinas científicas vayan de la mano con la industria es esencial si las tecnologías se van a utilizar en proyectos arquitectónicos reales después de un tiempo tan breve.

DFAB HOUSE, diseñada, planificada y construida digitalmente

DFAB HOUSE, el edificio modular de investigación e innovación NEST de Empa y Eawag en Dübendorf / urbannext

Ocho profesores de ETH Zurich trabajaron junto con socios industriales para construir DFAB HOUSE, una unidad residencial de tres pisos que forma parte de la plataforma de investigación e innovación NEST de Empa y Eawag en Dübendorf.

La fabricación del muro del molde de malla en mayo de 2017 fue el punto de partida para el primer edificio del mundo en combinar múltiples procesos de construcción digitales innovadores bajo un solo techo. Desde entonces, otros dos componentes de construcción diseñados y fabricados digitalmente se prepararon para la producción y se coordinaron digitalmente dentro del proyecto general.

El sistema automatizado de coordinación Smart Dy-namic Casting ya se ha utilizado en ETH para prefabricar postes de fachada de hormigón diseñados específicamente para las condiciones de carga de la fachada de vidrio del edificio. La llamada “losa inteligente”, una losa de suelo de hormigón optimizada estáticamente, se encuentra actualmente en preproducción. Los investigadores están utilizando la impresión en arena 3D de gran formato para su encofrado. Al reunir estos elementos con Ensambles de Madera Espaciales, se materializó una combinación única en DFAB HOUSE, que se inauguró en 2018.


Escrito originalmente por ETH Zürich para urbanNext
Fotografía principal cortesía de Urbannext

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