Digitaliseringen inom byggbranschen är ännu inte särskilt avancerad. Vissa försöker utveckla modern planering och tillverkningsteknik till ett integrerat koncept. En konversation med arkitekten Hans Drexler om nya verktyg och hur man använder dem.
Digitalisering av byggbranschen: byggprojektet av arkitekt Hans Drexler
Frankfurts arkitekt Hans Drexler designade tillsammans med Stuttgart-arkitektprofessorn Achim Menges prototypen av ett litet hus för den internationella byggnadsutställningen IBA Thüringen. Å ena sidan handlade det om att demonstrera potentialen i det regionala byggnadsmaterialet trä med hjälp av toppmoderna digitala verktyg. Och för det andra ett helt datorstödd arbetsflöde - från design till utförande på byggarbetsplatsen. Kort sagt: byggprojektet testade möjligheterna att digitalisera byggbranschen. Arkitekterna designade olika geometriska former och simulerade omedelbart nästa steg på datorn med avseende på konstruktionstid, materialförbrukning, isolering eller byggnadens mått.
För sin prototyp använde de sig till den klassiska idén om timmerhuset. Men de varierade konceptet. Istället för den vanliga horisontella staplingen ordnade de träbjälkarna vertikalt och i fri form. Genom att använda digitala verktyg kan träkomponenterna sammanfogas mycket exakt och lufttätt. Materialets isoleringsvärden är betydligt bättre. Detta gjorde det möjligt att tillverka Your-Best-Home.net nästan uteslutande av trä. Här är träet samtidigt stödjande struktur, skal och isolering. Denna konstruktionsmetod är hållbar från början - och underlättar senare återvinning.
Modellprojektet visar också att integrerad digital planering och produktion också möjliggör nya former utöver den rektangulära konstruktionen som är typisk för små hus. Prototypen, som fortfarande står, har väggar och tak något vridna. Detta ger det lilla huset en ovanlig gunga.
Den parametriska designen och konstruktionsmetoderna gjorde det möjligt för Timber Prototype House, som presenterades vid IBA Thuringia i Apolda, att ha en dynamisk kurva. De digitala verktygen som används av arkitekter och byggföretag leder också till nya former - det lilla huset visar det mycket bra.
Arkitekt Hans Drexler i en intervju om digitaliseringen av byggbranschen
Vi pratade med arkitekten Hans Drexler om möjligheterna att bygga med digitala verktyg och smarta byggarbetsplatser.
Arkitektföretag har använt datorer för att planera i mer än 30 år. Men stegen efteråt påverkas knappast av digitalisering. Vad är nytt?
Gränssnittet mellan planering och produktion är särskilt intressant idag. Vi hanterade detta i vårt IBA-projekt i Thüringen. Vi undersökte hur den tredimensionella, intelligenta planeringen från arkitektkontoret kan användas direkt som grund för produktion. Stora effektivitetsvinster är möjliga. Till exempel när man utbyter idéer mellan hantverkare, specialplanerare och arkitektkontor. Men det riktigt intressanta språnget skulle vara att minska friktionsförlusterna mellan design och byggarbetsplats.
Vad är du intresserad av?
Idag görs många saker två gånger och tredubblas i konstruktionen: Först planerar vi arkitekter på kontoret, sedan börjar byggnadsingenjören igen och gör sin egen tredimensionella planering och någon annan gör tvådimensionell planering för den tekniska byggnadsutrustningen, TGA. Sedan kommer de verkställande företagen, ofta med sin egen planering. Mellan dessa affärer har vi alltid en komplex kvalitetskontroll. Det är dyrt och mycket arbete.
Hur skulle det kunna rationaliseras?
För att detta ska kunna ske måste digitaliseringen inom byggbranschen drivas betydligt längre. Många affärer fungerar fortfarande mycket manuellt. Under skalkonstruktionen experimenteras också med robotar och alla typer av automatiseringsprocesser. Men det är långt ifrån relevant i praktiken. Digitalisering i byggandet idag är mestadels begränsad till materialanskaffning, logistik och kvalitetskontroll.
Varför går byggandet så långsamt?
När du bygger ett hus har du vanligtvis att göra med unika föremål. Automation och digitalisering är särskilt värdefullt om du tänker i termer av större serier. När jag bygger tiotusentals saker är naturligtvis ett rationellt utformat arbetsflöde mer intressant än när det gäller maximalt några exemplar.
Timmerkonstruktion är ett steg längre, eller hur?
Ja, automatisering är mer avancerad inom träkonstruktion. Andelen prefabricering i fabriken är betydligt högre. I snickaren finns ofta datorstyrda produktionslinjer och robotar. Man kunde knappt köra runt på byggarbetsplatsen med sådana anordningar. Det skulle vara för felbenäget. Timmerkonstruktion har många processer, såsom kapning, som är lämpliga för digital styrning. Det finns redan robotar som kan flytta eller fästa delar. Här går automatisering steg för steg. Det finns stor potential för effektiva byggprocesser i framtiden.
Var det därför du valde trä som material för ditt testhus?
Vi ville få data för produktion direkt från en 3D-modell i datorn. Det fanns inga klassiska planer för byggnaden heller, bara modellen i datorn. Från detta fick vi styrdata för CNC-fräsmaskinen. För att kunna arbeta så här bestämde vi oss för att göra hela byggnaden av ett enda material. I det här fallet från lokalt trä.
Träet måste kunna göra mycket!
Ja, det ska vara en stödkonstruktion, det vill säga det ska ta hand om statiken, men också värmeisoleringen och de strukturella fogarna. Vi har till exempel vidareutvecklat traditionella snickarknutar så att de också kan tillverkas med en CNC-fräsmaskin. Trädelarna läggs på maskinen, fräsas och sedan sätter jag ihop allt. Det är i princip som ett stort Lego-träsystem - även om det ser väldigt annorlunda ut. Allt händer utan skruvar eller lim.
Fogarna som utvecklats för Tiny House är datorstyrda fräsade. Deras precision gör det möjligt att undvika lim eller anslutningar av metall. Spåren som fräsas i väggarna i samma operation bildar en värmeisolerande luftkudde. Denna kombination av material och teknik är trendbildande: Robotproduktion möjliggör effektiv produktion av komponenter i stort antal och ett nytt designspråk.
Gör träet också isoleringen åt dig?
Ja, vi fräste luftkamrar i komponenterna under tillverkningen. Dessa kamrar förbättrar värmeledningsförmågan. Du måste föreställa dig det som ett ihåligt block. Isoleringseffekten förbättras genom luftinslutningarna. Detsamma görs med träprofilerna. Vi lyckades uppnå mycket funktionalitet för byggnaden i ett enda digitalt produktionssteg. Vi applicerade endast det vattenbärande yttre skalet externt. Detta är fortfarande lite svårt i trä.
Vad betyder digitalisering för privata husbyggnader?
I prefabricerade husbyggnader finns det redan flera delsteg som är digitaliserade. Men det kan gå mycket längre. Och hittills finns det inget enhetligt system, men alla gör lite av sina egna. Ändå: I den prefabricerade husbranschen har den nya tekniken redan lett till betydande effektivitetsvinster. Och marknaden drar redan märkbart nytta av detta.
För närvarande pratar det mycket i byggbranschen om BIM, Building Information Modelling. Vad betyder detta för hembyggaren?
Detta gäller även för enfamiljshus. Eftersom det nu är mer arbete att göra det annorlunda än att planera en byggnad i BIM. Men jag pratar om en förenklad BIM här. Det betyder att du arbetar med en intelligent, tredimensionell modell, där arkitekter och planerare kan dra ut sina ritningar och dimensioner. Jag tror att minst hälften av kontoren redan fungerar så. Och snart kommer alla att göra det, även i enfamiljshus.
Hur lång tid dröjer det innan digitaliseringen av byggbranschen har avancerat så att robotar är en del av vardagen på byggarbetsplatser?
Jag tror att 15 till 20 år är en realistisk tidsperiod tills man kan tala om en helt automatiserad digital produktionsprocess. Man får inte glömma att alla standarder, alla riktlinjer, alla beräknings- och verifieringsmetoder för att bygga bygger på traditionella hantverkstekniker. Allt måste justeras. Material kommer också att tänkas om. Det finns fortfarande mycket utvecklingsarbete att göra. Robotar som bygger hus kommer att vara science fiction under lång tid.
