Digitalisering: renaissance in de houtbouw en de architect aan de knoppen

donderdag 6 februari 2020
timer 7 min
Tobias Schwinn is sinds 2011 verbonden aan het Instituut voor computerdesign ICD van de universiteit van Stuttgart. Met de twee BUGA-paviljoens en het zelfkrommende hout van de Urbachtoren maakte het ICD in 2019 een sprong voorwaarts. Digitaal ontwerpen zal de komende jaren via de opleidingen langzaam de ontwerppraktijk binnendruppelen, aldus Schwinn: “Maar het geeft niet automatisch antwoorden op gebied van esthetiek en Raumgestaltung.”

Welke recente gebouwen of paviljoens zijn in uw ogen wegwijzend als het gaat om digitaal ontwerpen, engineering en bouwen?   

In de paviljoens van het ICD en het ITKE op de Bundesgartenschau (BUGA) in Heilbronn hebben we flinke stappen gezet, net als in de deUrbachTower. In het houtpaviljoen op de BUGA zit de vooruitgang in de vrije overspanning van dertig meter, die bovendien is gerealiseerd in een systeem met veel verschillend gevormde houten componenten. Ook bijzonder was, dat we bij de assemblage twee tegenover elkaar geplaatste robots hebben laten samenwerken. In de houtbouw is dat innovatief.     


Bij het vezelpaviljoen schuilt de innovatie in de grote overspanning en in de integratie met een EFTE-membraam.
Vooruitstrevend is daarnaast het gebruik van staafvormige bouwdelen met een ongehoorde draagkracht. De individuele elementen wegen zestig tot zeventig kilo. Die kunnen over de asrichting lasten dragen van twintig ton. De kracht van de BUGA-paviljoens is bovendien dat we een stap richting bouwpraktijk hebben gezet, door industriepartners aan het project te binden. En beide paviljoens voldoen aan alle Duitse bouwregelgeving. Ook dat is voor ons vakgebied een ferme stap richting de praktijk. 

 Bij de UrbachTower hebben we voor het eerst een techniek toegepast die we hebben ontwikkeld met de ETH Zürich en een Zwitserse houtfirma. De veertien meter hoge toren bestaat uit gekromde bouwdelen die als verticale strepen de huid van de toren vormen. De componenten werden ontworpen en geproduceerd als platte houten elementen die tijdens een standaard industrieel droogproces autonoom transformeerden tot gekromde delen. Die zelfkrommende eigenschap werd digitaal 'aangeleerd'.  


Wat zijn de voordelen van digitaal ontwerpen?  

Er zijn om te beginnen heel veel uiteenlopende digitale methodes om te ontwerpen, te engineeren en te bouwen: generatief modelleren, agentgebaseerd modelleren (ABM), Finite Element Analysis (FEA), genetische algoritmes (GA). CNC is een digitale methode, net als de industriële inzet van robots, mobiele robots, robots die coöpereren met mensen. Het spectrum is breed. In zijn algemeenheid geldt dat ontwerpers die al digitaal werken economisch voordeel ondervinden omdat ze sneller werken én kunnen inspelen op veranderingen tijdens het ontwerpproces. Daarnaast is een integratieve planning mogelijk: ontwerpveranderingen worden onmiddellijk doorgezet in engineering en bouwplanning. Daaruit ontstaan gebouwen die beter presteren als het gaat om grondstoffenreductie en op gebied van energiegebruik.  


Voor architecten geldt bovendien: bij digitaal ontwerpen geeft men niet alleen het eindproduct vorm, het uiteindelijke artefact, maar ook het hele proces dat daaraan voorafgaat. De architect kan zelf werken met het materiaal waarin hij bouwt. De aansturing ligt in zijn handen. Dat betekent: meer controle. De architect zit meer aan de knoppen. 
Nadeel is dat sommige digitale systemen een steile leercurve vereisen. De beschikbaarheid op de architectenbureaus is soms een probleem. Die kennis druppelt de komende jaren langzaam via opleidingen als de onze de ontwerppraktijk in. Daarnaast ligt er een grens bij dat wat simuleerbaar en geometrisch beschrijfbaar is: digitaal ontwerpen geeft niet automatisch antwoorden op het gebied van esthetiek en Raumgestaltung 


Wat zijn de belangrijkste vraagstukken binnen uw vakgebied?  

Bij de omgang met grondstoffen speelt digitaal ontwerpen een belangrijke rol. Daarnaast is er het vraagstuk van de exploratie van het ontwerp versus de optimalisering. Hoe kunnen digitale methodes die zoektocht ondersteunen? Bijvoorbeeld met AI, of op het gebied van de productie bij digitaal prefabriceren, bij de assemblage, als het gaat om cyberfysieke systemen, robotica op de bouwplaats en de coöperatie van mens en robot. Op het ICD onderzoeken we de mogelijkheden van digitaal ontwerpen van prefab in hout, de ontwikkeliling van echte digitale bouwsystemen en de mogelijkheden van zelfvormend hout. Daarnaast kijken we hier naar Formfindung en analyse in vezelversterkte polymeren (FRP), de ontwikkeling van FRP bouwsystemen, naar ABM, GA, machine learning en distributedrobotics. 


Bezorgt de digitalisering nieuwe materialen een kans – of oude materialen nieuwe kansen? 

In de houtbouw is sprake van een heuse renaissance als gevolg van digitaal ontwerpen. Niet alleen als het gaat om CO2-reductie en de efficiënte omgang met grondstoffen. De zelfkrommende platen uit de Urbachtoren werden als vlakke vormen gesneden – dat bespaart materiaal en afval. Digitale methodes hebben hier echt relevantie – alleen al in de aansturing van de machines die op de timmerfabriek gebruikt worden. Ook bij vezels helpen digitale methodes op gebied van duurzaamheid en herbruikbaarheid, of het nu om carbon gaat of glas, een natuurlijke vezel of een hars. Bij beton wordt eveneens veel onderzoek gedaan naar computergestuurd design. Bijvoorbeeld naar de mogelijkheid om in plafonds en wanden holle delen toe te passen die specifiek worden ontworpen naar de last die ze individueel afdragen – vergelijkbaar met het BUGA-vezelpaviljoen.  


Hans Vermeulen van DUS Architects beweert dat het digitale proces de komende jaren richting personalisering en contextualisering gaat. Mee eens? 

Daar kan ik me alleen maar bij aansluiten. Al zou ik het woord personalisering vervangen door individualisering, omdat het hier ook gaat over de individualiteit van de bouwdelen en het begrip niet alleen betrekking heeft op de eindgebruiker die precies krijgt wat hij vraagt. Contextualisering leidt tot een differentiatie van bouwdeelgeometrieën, een fenomeen dat men ook in de natuur goed kan waarnemen; ook in skeletten en schalen maakt de natuur gebruik van last-adaptief ontwerpen, functioneel en individueel, toegesneden op de specifieke situatie.  


Levert de digitalisering een bijdrage aan actuele vraagstukken in bouw en architectuur?  

Ja. Kijk gewoon maar eens naar de veranderingen die volgens de VN de komende dertig jaar op ons afkomen. De schellen vallen je van de ogen. De rasante verstedelijking en bevolkingsgroei draaien eropuit dat we in 2050 voor 2,6 miljard mensen nieuwe huisvesting, werkplekken en infra moeten realiseren. In Duitsland haalt de traditionele bouw maar de helft van de jaarlijks verlangde 400.000 nieuwe woningen en aanverwante commerciële en publieke gebouwen. De productiviteit van de bouw stagneert al sinds de jaren negentig en er zijn issues op gebied van budget en planning. Wij pakken deze thema's op in een Excellence Cluster "IntegrativeComputational Design and Construction for Architecture". Daarbij onderzoeken we met een interdisciplinair team het potentieel van digitaal ontwerpen, productie en engineering voor deze vraagstukken. Doel: game changing innovaties bereiken in de bouwsector – door langlopend, interdisciplinair onderzoek, met sociologen, kunstwetenschappers, architectuurhistorici, wiskundigen en anderen. Dat is uniek. Wereldwijd wordt momenteel alleen ook aan de ETH Zürich op deze manier onderzoek gedaan.” 


Tobias
Schwinn is sinds 2011 als onderzoeker en docent verbonden aan het InstituteforComputational Design and Construction (ICD) van de universiteit van Stuttgart. Schwinns onderzoek richt zich op de integratie van robotfabricage en digitale ontwerpprocessen bij gesegmenteerde schaalconstructies. Schwinn is daarnaast als hoofdonderzoeker verbonden aan het Robolab en het Computational Construction Laboratory in Wangen. Schwinn studeerde architectuur aan de Bauhausuniversiteit in Weimar en de universiteit van Pennsylvania. Hij werkte als senior designer bij Skidmore, Owingsand Merrill LLP in New York en London, waar hij digitale ontwerpmethodes in de bouwpraktijk toepaste, zoals parametric design en scripting-to-automation
 

Reactie toevoegen

Beperkte HTML

  • Toegelaten HTML-tags: <a href hreflang> <em> <strong> <cite> <blockquote cite> <code> <ul type> <ol start type> <li> <dl> <dt> <dd> <h2 id> <h3 id> <h4 id> <h5 id> <h6 id>
  • Regels en alinea's worden automatisch gesplitst.
  • Web- en e-mailadressen worden automatisch naar links omgezet.
  • Lazy-loading is enabled for both <img> and <iframe> tags. If you want certain elements skip lazy-loading, add no-b-lazy class name.
Digitalisering: renaissance in de houtbouw en de architect aan de knoppen

Meer artikelen met dit thema

descriptionArtikel

Symposium over de kansen voor waterrijk bouwen

29 feb om 07:30 uur

Tijdens het symposium Building the Future, op maandag 18 maart in Zwolle, wordt ingegaan op stedenbouwkundige…

Lees verder »
descriptionArtikel

Nieuwe rekentool om CO₂-uitstoot terug te dringen

20 feb om 11:30 uur

Een groot deel van de CO₂-uitstoot in de bouw wordt toegeschreven aan het bouwen van nieuwe gebouwen. De…

Lees verder »
descriptionArtikel

Kunstmatig versus kunstzinnig

19 feb om 15:30 uur

De afbeelding bij dit webartikel was te mooi om te laten liggen als cover van onze Innovatiecatalogus 2024 (…

Lees verder »
descriptionArtikel

Kunstmatige intelligentie bedreiging voor architect?

9 feb om 07:30 uur

Als redactie kunnen we niet meer heen om kunstmatige intelligentie (AI), maar hoe zit dat in de bouwwereld?…

Lees verder »
descriptionArtikel

Superslimme energie interface motiveert gebruiker

5 feb om 07:30 uur

Equi is Latijns voor ‘gelijk’. Wie deze productnaam googlet, komt terecht bij een bouwstofzuiger. Als je verder…

Lees verder »
descriptionArtikel

Top-10 innovaties die het gaan maken in 2024

1 feb om 11:30 uur

Als transitiemaker bij Squarewise en innovatiecoach bij TKI Urban Energy is Niels Rood dagelijks met innovaties…

Lees verder »
descriptionArtikel

Zo realiseer je ‘meest circulaire kindcentrum van Nederland’

29 jan om 07:30 uur

Dankzij de hoge duurzaamheidsambitie van de gemeente wordt in Kampen het ‘meest circulaire kindcentrum van…

Lees verder »
descriptionArtikel

Innovatiecatalogus: Nieuwe bouwcultuur & bouwen zonder CO2

10 jan om 11:00 uur

In de jaarlijkse Innovatiecatalogus 2024 van Stedebouw & Architectuur kijken we traditioneel naar de…

Lees verder »