Cyfryzacja w budownictwie nie jest bardzo zaawansowana. Niektórzy próbują rozwinąć nowoczesne technologie planowania i produkcji w zintegrowaną koncepcję. Rozmowa z architektem Hansem Drexlerem o nowych narzędziach i sposobach ich wykorzystania.
Cyfryzacja branży budowlanej: projekt budowlany architekta Hansa Drexlera
Frankfurcki architekt Hans Drexler wraz z profesorem architektury ze Stuttgartu Achimem Mengesem zaprojektowali prototyp malutkiego domku na międzynarodową wystawę budowlaną IBA Thuringia. Z jednej strony chodziło o pokazanie potencjału regionalnego materiału budowlanego jakim jest drewno za pomocą najnowocześniejszych narzędzi cyfrowych. Po drugie, w pełni wspomagany komputerowo obieg pracy - od projektu po wykonanie na placu budowy. Krótko mówiąc: projekt budowlany przetestował możliwości cyfryzacji branży budowlanej. Architekci zaprojektowali różne kształty geometryczne i od razu symulowali na komputerze kolejne kroki z uwzględnieniem czasu budowy, zużycia materiałów, izolacji czy wymiarów budynku.
W swoim prototypie odwołali się do klasycznej koncepcji domu z bali. Jednak zmienili koncepcję. Zamiast zwykłego poziomego układania belek drewnianych ułożono pionowo i w dowolnej formie. Przy użyciu narzędzi cyfrowych można bardzo precyzyjnie i szczelnie łączyć elementy drewniane. Wartości izolacyjne materiału są znacznie lepsze. Umożliwiło to produkcję Your-Best-Home.net prawie wyłącznie z drewna. Tutaj drewno jest jednocześnie konstrukcją nośną, powłoką i izolacją. Ta metoda budowy jest zrównoważona od samego początku - a później ułatwia recykling.
Modelowy projekt pokazuje również, że zintegrowane cyfrowe planowanie i produkcja umożliwiają także nowe kształty, wykraczające poza prostokątną konstrukcję typową dla małych domów. Prototyp, który wciąż stoi, ma ściany i sufity lekko skręcone. To daje domkowi niezwykłą huśtawkę.
Parametryczne metody projektowania i budowy pozwoliły na uzyskanie dynamicznej krzywej dla drewnianego domu prototypowego, który był prezentowany na wystawie IBA Thuringia w Apoldzie. Cyfrowe narzędzia, z których korzystają architekci i firmy budowlane, również prowadzą do nowych kształtów - mały dom bardzo dobrze to pokazuje.
Architekt Hans Drexler w wywiadzie na temat cyfryzacji branży budowlanej
Rozmawialiśmy z architektem Hansem Drexlerem o możliwościach budowania za pomocą narzędzi cyfrowych i inteligentnych placów budowy.
Firmy architektoniczne od ponad 30 lat używają komputerów do planowania. Jednak cyfryzacja prawie nie wpływa na dalsze kroki. co nowego?
Interfejs między planowaniem a produkcją jest dziś szczególnie interesujący. Zajęliśmy się tym w naszym projekcie IBA w Turyngii. Sprawdziliśmy, jak trójwymiarowe, inteligentne planowanie z biura architektonicznego może być bezpośrednio wykorzystane jako podstawa do produkcji. Możliwy jest duży wzrost wydajności. Na przykład podczas wymiany pomysłów między rzemieślnikami, specjalistami od planowania i biurami architektonicznymi. Ale naprawdę interesującym krokiem byłoby zmniejszenie strat tarcia między projektem a placem budowy.
Czym się interesujesz?
Dziś w budownictwie wykonuje się dwa i trzy razy wiele rzeczy: najpierw my, architekci, planujemy w biurze, potem inżynier budowlany zaczyna od nowa i wykonuje własne trójwymiarowe planowanie, a ktoś inny zajmuje się dwuwymiarowym planowaniem wyposażenia technicznego budynku, TGA. Następnie przychodzą firmy wykonawcze, często z własnym planem. Pomiędzy tymi branżami zawsze mamy kompleksową kontrolę jakości. To drogie i dużo pracy.
Jak można to usprawnić?
Aby tak się stało, cyfryzacja w branży budowlanej musiałaby być znacznie dalej rozwijana. Wiele transakcji nadal działa bardzo ręcznie. W konstrukcji powłoki eksperymentuje się również z robotami i wszystkimi możliwymi procesami automatyzacji. Ale to nie ma znaczenia w praktyce. Digitalizacja w budownictwie ogranicza się obecnie głównie do zaopatrzenia w materiały, logistyki i kontroli jakości.
Dlaczego budowa idzie tak wolno?
Budując dom, zwykle masz do czynienia z unikalnymi przedmiotami. Automatyzacja i cyfryzacja są szczególnie opłacalne, jeśli myślisz o większych seriach. Kiedy tworzę dziesiątki tysięcy czegoś, racjonalnie zaprojektowany przepływ pracy jest oczywiście bardziej interesujący niż w przypadku maksymalnie kilku kopii.
Konstrukcja drewniana to krok dalej, prawda?
Tak, automatyzacja jest bardziej zaawansowana w konstrukcjach drewnianych. Udział prefabrykacji w fabryce jest znacznie wyższy. W stolarce często znajdują się sterowane komputerowo linie produkcyjne i roboty. Z takimi urządzeniami trudno jeździć po placu budowy. Byłoby to zbyt podatne na błędy. Konstrukcja drewniana obejmuje wiele procesów, takich jak cięcie, które nadają się do sterowania cyfrowego. Istnieją już roboty, które mogą przesuwać lub podłączać części. Automatyzacja wkracza tutaj krok po kroku. Istnieje duży potencjał dla efektywnych procesów budowlanych w przyszłości.
Czy dlatego wybrałeś drewno jako materiał do domu testowego?
Chcieliśmy uzyskać dane do produkcji bezpośrednio z modelu 3-D w komputerze. Nie było też klasycznych planów budynku, tylko model w komputerze. Z tego uzyskaliśmy dane sterujące dla frezarki CNC. Aby móc tak pracować, zdecydowaliśmy się wykonać cały budynek z jednego materiału. W tym przypadku z lokalnego drewna.
Drewno musi dużo zdziałać!
Tak, powinna to być konstrukcja nośna, czyli dbać o statykę, ale także o izolację termiczną i połączenia konstrukcyjne. Na przykład, rozwinęliśmy dalej tradycyjne węzły stolarskie, aby można je było również wytwarzać na frezarce CNC. Drewniane elementy układane są na maszynie, frezowane, a następnie składam wszystko razem. Zasadniczo przypomina duży drewniany system Lego - nawet jeśli wygląda zupełnie inaczej. Wszystko dzieje się bez śrubek i kleju.
Połączenia opracowane dla Tiny House są frezowane komputerowo. Ich precyzja pozwala zrezygnować z klejów czy połączeń metalowych. Rowki wyfrezowane w ścianach w tej samej operacji tworzą termoizolacyjną poduszkę powietrzną. To połączenie materiałów i technologii wyznacza trendy: produkcja zautomatyzowana umożliwia wydajną produkcję komponentów w dużych ilościach, a także nowy język projektowania.
Czy drewno zapewnia również izolację?
Tak, podczas produkcji wyfrezowaliśmy komory powietrzne do komponentów. Te komory poprawiają przewodność cieplną. Musisz to sobie wyobrazić jak pusty blok. Efekt izolacji jest poprawiany przez wtrącenia powietrza. To samo dotyczy profili drewnianych. Dzięki temu udało nam się uzyskać dużą funkcjonalność budynku na jednym cyfrowym etapie produkcji. Zewnętrzną powłokę naniesiliśmy tylko na zewnątrz. W przypadku drewna jest to nadal nieco trudne.
Co oznacza cyfryzacja dla budowy domów prywatnych?
W budowie domów prefabrykowanych istnieje już wiele podetapów, które są zdigitalizowane. Ale może pójść znacznie dalej. Jak dotąd nie ma jednolitego systemu, ale każdy robi coś po swojemu. Niemniej jednak: w branży domów prefabrykowanych nowa technologia już przyniosła znaczny wzrost wydajności. Rynek już teraz czerpie z tego korzyści.
W tej chwili w branży budowlanej dużo się mówi o BIM, Building Information Modeling. Co to oznacza dla budowniczego domu?
Będzie to dotyczyło również domów jednorodzinnych. Ponieważ teraz więcej pracy jest zrobienie tego inaczej niż planowanie budynku w BIM. Jednak mówię tutaj o uproszczonym BIM. Oznacza to, że pracujesz z inteligentnym, trójwymiarowym modelem, z którego architekci i planiści mogą wyciągać swoje rysunki i wymiary. Myślę, że co najmniej połowa biur już tak działa. I już niedługo zrobią to wszyscy, także w budownictwie jednorodzinnym.
Ile czasu minie, zanim cyfryzacja branży budowlanej rozwinie się do tego stopnia, że roboty staną się częścią codziennego życia na placach budowy?
Myślę, że od 15 do 20 lat to realistyczny okres, zanim można mówić o w pełni zautomatyzowanym cyfrowym procesie produkcji. Nie można zapominać, że wszystkie normy, wszystkie wytyczne, wszystkie metody obliczeń i weryfikacji przy budowie oparte są na tradycyjnych technikach rzemieślniczych. Wszystko trzeba dostosować. Materiał również zostanie ponownie przemyślany. Wciąż jest wiele do zrobienia. Roboty budujące domy jeszcze przez długi czas będą science fiction.
