Eine Holzkuppel nur aus Abfall

Holzbalken vermisst

«Haben wir nun genug Holzbalken?» Im hinteren Teil der Schreinerei studiert De Wolf mit dem Doktoranden Matthew Gordon den Konstruktionsplan. Die Form der geodätischen Kuppel ist nicht zufällig gewählt. Mit einer Grundstruktur aus lauter Dreiecken gehören Kuppeln zu den raum-​ und energieeffizientesten Bauwerken überhaupt und sind gleichzeitig extrem stabil. Das Spezielle der Holzkuppel an der ETH: Die unterschiedlich langen Streben der Dreiecke sind so dimensioniert, dass sie den Vorrat an wiederverwendetem Material möglichst effizient nutzen.

Gordon, der ein Studium in digitaler Fabrikation absolvierte, hat dazu einen Algorithmus programmiert, der anhand des Holzvorrats selbstständig die optimale Geometrie und Dimensionen der Kuppel berechnet. «Ziel war, das Computerprogramm so zu konzipieren, dass es nicht die grössten Balken in kleine Stücke verschneidet und möglichst wenig Reste übrigbleiben», erklärt er. Gerade prüft der Doktorand nochmals, ob die im Computer hinterlegten Daten zu den Holzbalken mit der Realität übereinstimmen.

Bei den Vorbereitungsarbeiten hatte er nämlich bemerkt, dass einige Balken fehlen. Diese 
waren aber in der Konstruktion fest eingeplant. So musste Gordon die Flexibilität seines Computerprogramms unter Beweis stellen. Noch am selben Morgen hat er die Berechnungen neu durchgeführt. Während der Rest der Gruppe Balken um Balken zersägt, beschriftet der Chefkonstrukteur die neuen Bauteile mit der entsprechenden Nummer auf dem Plan. Bis jetzt scheint alles zu stimmen – Feuerprobe bestanden.

Second-​Hand-Bauteile vermitteln

«Diese Episode zeigt eine der grössten Herausforderungen bei der Arbeit mit gebrauchten Bauteilen», sagt De Wolf scherzhaft. Wegen Platzmangel lagerten die Holzbalken draussen vor den Werkstätten. Wahrscheinlich hat sie jemand fälschlicherweise entsorgt. Im Baugewerbe existieren ähnliche Probleme, erklärt sie. Zwar gibt es immer mehr Unternehmen, die Handel mit Second-​Hand-Bauteilen betreiben. Die Bauteile zu beschaffen, ist jedoch aufwändig und zeitintensiv, der Platz für die Zwischenlagerung ist begrenzt. «Idealerweise würden die Unternehmen frühestmöglich über einen Abriss oder Rückbau informiert, so dass sie gleich mit der Suche nach Abnehmern für die Materialien beginnen können», so De Wolf. In der Realität passiere dies jedoch oftmals kurzfristig.

Mit einem Lasercutter graviert Byers die letzten QR-​Codes ins Holz. In der Bauhalle beginnen unterdessen die Aufbauarbeiten. Zu zweit schrauben die Forschenden die Holzleisten an den Enden zusammen. Als Gelenke dienen ringförmige Scheiben, die sie aus Plastikrohren zugeschnitten haben. Auch diese stammen aus dem Gebäude in Genf; es waren einmal Wasserrohre. Knapp zwei Stunden später steht das unterste Stockwerk an Dreiecken. Nach drei Tagen ist die Kuppel fertig montiert – zumindest fast.

Einmal mehr zeigt sich, dass bei der Arbeit mit gebrauchten Bauteilen, zu denen kaum Informationen verfügbar sind, nicht alles planbar ist: Die Holzleisten setzen die Plastikringe so fest unter Spannung, dass sie sich verziehen. Dank digitaler Fabrikation findet sich auch für dieses Problem eine Lösung. Mit einer computergesteuerten Fräsmaschine schneiden die Forschenden runde Scheiben aus den geborgenen Spanplatten heraus, die präzise in die Plastikringe passen. «Die Kuppel ist dadurch nicht nur stabiler, sondern sie gewinnt auch noch an Ästhetik», sagt Raghu, die bei diesem Projektteil den Lead übernommen hat.

Sommerkurs für Studierende

«Es macht mich schon stolz, was für ein schönes Bauwerk meine Forschungsgruppe in so kurzer Zeit errichtet hat», sagt De Wolf an der Vernissage im kleinen Kreis. Noch gibt es in der Privatwirtschaft wenige Gebäude, die vollkommen nach den Ansätzen der Kreislaufwirtschaft erbaut sind. «Damit so ein Projekt erfolgreich durchgeführt werden kann, müssen alle Akteure am gleichen Strang ziehen», so die Assistenzprofessorin.

Indem sie Architektinnen, Ingenieure und Informatikerinnen zusammenbringt, versucht De Wolf, zumindest in ihrer Forschungsgruppe die Voraussetzungen dafür zu schaffen. Fast noch wichtiger sei jedoch die Kombination aus Umweltbewusstsein und digitaler Affinität, fügt sie hinzu. Die sei nicht so häufig zu finden. «Auf der einen Seite stehen grüne Aktivistinnen wie Greta Thunberg und dann gibt es Tech-​Geeks wie Elon Musk», so 
De Wolf. Sie suche hingegen gezielt nach Digitalaffinen, die ihr Know-​how in den Dienst der Umwelt stellen.

Einen wichtigen Teil ihrer Arbeit sieht die Assistenzprofessorin darin, ihr Forschungsgebiet bekannter zu machen. Im Rahmen der Summer School bietet sie dieses Jahr einen Kurs an, wo sie mit Studierenden aus verschiedenen Departementen eine weitere Kuppel aus wiederverwendeten Bauteilen baut. Als Anschauungsobjekt soll diese Kuppel den Sommer über auf dem Campus Hönggerberg stehen bleiben. Eine Ausstellung zum Thema «Kreislaufwirtschaft im Bau» sowie ein paar kleinere Events sind geplant.

Video zur Reportage