De digitalisering in de bouw is nog niet ver gevorderd. Sommigen proberen moderne planning- en fabricagetechnologieën te ontwikkelen tot een geïntegreerd concept. Een gesprek met de architect Hans Drexler over nieuwe tools en het gebruik ervan.
Digitalisering van de bouwsector: het bouwproject van architect Hans Drexler
De architect Hans Drexler uit Frankfurt ontwierp samen met architect Achim Menges uit Stuttgart het prototype van een tiny house voor de internationale bouwtentoonstelling IBA Thuringia. Enerzijds ging het om het gebruik van de nieuwste digitale tools om het potentieel van het regionale bouwmateriaal hout te demonstreren. En ten tweede een volledig computerondersteunde workflow - van ontwerp tot uitvoering op de bouwplaats. Kortom: het bouwproject testte mogelijkheden om de bouwsector te digitaliseren. De architecten ontwierpen verschillende geometrische vormen en simuleerden direct de vervolgstappen op de computer wat betreft de bouwtijd, materiaalverbruik, isolatie of de maatvoering van het gebouw.
Voor hun prototype namen ze hun toevlucht tot het klassieke idee van de blokhut. Ze hebben het concept echter gevarieerd. In plaats van de gebruikelijke horizontale stapeling, plaatsten ze de houten balken verticaal en vrij. Door gebruik te maken van digitale gereedschappen kunnen de houten onderdelen zeer nauwkeurig en luchtdicht worden samengevoegd. De isolatiewaarden van het materiaal zijn beduidend beter. Dit maakte het mogelijk om Your-Best-Home.net bijna uitsluitend uit hout te vervaardigen. Hier is het hout tegelijkertijd draagconstructie, schil en isolatie. Deze manier van bouwen is vanaf het begin duurzaam - en maakt recycling later gemakkelijker.
Het modelproject laat ook zien dat geïntegreerde digitale planning en productie ook nieuwe vormen mogelijk maakt, naast de rechthoekige constructie die typisch is voor tiny houses. Het prototype, dat nog overeind staat, heeft licht gedraaide wanden en plafonds. Dat geeft het huisje een ongebruikelijke schommel.
Door het parametrische ontwerp en de constructiemethoden kreeg het Timber Prototype House, dat werd gepresenteerd op de IBA Thüringen in Apolda, een dynamische curve. Ook de digitale tools van architecten en bouwbedrijven leiden tot nieuwe vormen - het kleine huis laat dat heel goed zien.
Architect Hans Drexler in een interview over de digitalisering van de bouwsector
We spraken met architect Hans Drexler over de mogelijkheden van bouwen met digitale tools en slimme bouwplaatsen.
Architectenbureaus plannen al meer dan 30 jaar met behulp van computers. Maar de stappen erna worden nauwelijks beïnvloed door digitalisering. wat is er nieuw?
De interface tussen planning en productie is tegenwoordig bijzonder interessant. We hebben dit aangepakt in ons IBA-project in Thüringen. We onderzochten hoe de driedimensionale, intelligente planning van het architectenbureau direct als basis voor de productie kan worden gebruikt. Grote efficiëntiewinst is mogelijk. Bijvoorbeeld bij het uitwisselen van ideeën tussen vakmensen, gespecialiseerde planners en architectenbureaus. Maar de echt interessante sprong zou zijn om de wrijving tussen ontwerp en bouwplaats te verminderen.
Waar ben je in geïnteresseerd?
Tegenwoordig wordt er in de bouw veel dubbel en driemaal gedaan: eerst plannen wij architecten op kantoor, dan begint de constructeur opnieuw en doet zijn eigen driedimensionale planning en iemand anders doet tweedimensionale planning voor de technische bouwuitrusting, de TGA. Dan komen de uitvoerende bedrijven, vaak met een eigen planning. Tussen deze trades door hebben we dan altijd een complexe kwaliteitscontrole. Het is duur en veel werk.
Hoe kan dat worden gestroomlijnd?
Om dit te laten gebeuren, zou de digitalisering in de bouwsector aanzienlijk verder moeten worden aangedreven. Veel transacties werken nog steeds erg handmatig. Tijdens de cascobouw wordt ook geëxperimenteerd met robots en allerlei automatiseringsprocessen. Maar dat is in de praktijk verre van relevant. Digitalisering in de bouw is vandaag de dag grotendeels beperkt tot inkoop van materiaal, logistiek en kwaliteitscontrole.
Waarom gaat de bouw zo langzaam?
Bij het bouwen van een huis heb je meestal te maken met unieke items. Automatisering en digitalisering zijn vooral de moeite waard als je in grotere series denkt. Als ik tienduizenden van iets bouw, is een rationeel ontworpen workflow natuurlijk interessanter dan als het gaat om maximaal een paar exemplaren.
Houtbouw is toch een stap verder?
Ja, automatisering is geavanceerder in de houtbouw. Het aandeel prefab in de fabriek is beduidend hoger. In de timmerwerkplaatsen staan vaak computergestuurde productielijnen en robots. Met dergelijke apparaten kon je nauwelijks op de bouwplaats rondrijden. Dat zou te foutgevoelig zijn. Houtbouw kent veel processen, zoals snijden, die geschikt zijn voor digitale besturing. Er zijn al robots die onderdelen kunnen verplaatsen of bevestigen. De automatisering vindt hier stap voor stap zijn weg. Er is een groot potentieel voor effectieve bouwprocessen in de toekomst.
Koos u daarom hout als materiaal voor uw testhuis?
We wilden de gegevens voor productie rechtstreeks uit een 3D-model in de computer halen. Er waren ook geen klassieke plattegronden van het gebouw, alleen het model in de computer. Hieruit hebben we de besturingsgegevens voor de CNC-freesmachine gehaald. Om zo te kunnen werken, hebben we besloten om het hele gebouw uit één materiaal te maken. In dit geval van lokaal hout.
Het hout moet veel kunnen!
Ja, het moet een ondersteunende structuur zijn, d.w.z. het moet zorgen voor de statica, maar ook voor de thermische isolatie en de structurele verbindingen. Zo hebben we traditionele timmermansknopen doorontwikkeld zodat ze ook met een CNC freesmachine te produceren zijn. De houten onderdelen worden op de machine gelegd, gefreesd en daarna zet ik alles in elkaar. Het is eigenlijk net een groot houten Lego-systeem, ook al ziet het er compleet anders uit. Alles gebeurt zonder schroeven of lijm.
De verbindingen die voor het tiny house zijn ontwikkeld, zijn computergestuurd gefreesd. Hun precisie maakt het mogelijk om af te zien van lijmen of verbindingen van metaal. De groeven die in dezelfde bewerking in de wanden zijn gefreesd, vormen een warmte-isolerend luchtkussen. Deze combinatie van materiaal en technologie is toonaangevend: robotproductie maakt een efficiënte productie van componenten in grote aantallen en een nieuwe ontwerptaal mogelijk.
Doet het hout ook de isolatie voor u?
Ja, we hebben tijdens de fabricage luchtkamers in de componenten gefreesd. Deze kamers verbeteren de thermische geleidbaarheid. Je moet het je voorstellen als een hol blok. Het isolerende effect wordt verbeterd door de luchtinsluitingen. Hetzelfde gebeurt met de houten profielen. Zo hebben we in één digitale productiestap veel functionaliteit voor het gebouw weten te realiseren. We hebben de watervoerende buitenschaal alleen extern aangebracht. Bij hout is dit nog wat lastig.
Wat betekent digitalisering voor de particuliere woningbouw?
Bij de prefab woningbouw zijn er al tal van substappen die gedigitaliseerd worden. Maar het zou veel verder kunnen gaan. En tot nu toe is er geen uniform systeem, maar iedereen doet een beetje zijn eigen. Desalniettemin: in de prefab-woningindustrie is de efficiëntie al aanzienlijk verbeterd dankzij de nieuwe technologie. En daar profiteert de markt nu al duidelijk van.
Op dit moment wordt er in de bouw veel gesproken over BIM, Building Information Modelling. Wat betekent dit voor de woningbouwer?
Dit geldt ook voor eengezinswoningen. Omdat het nu meer werk is om het anders te doen dan een gebouw in BIM te plannen. Ik heb het hier echter over een vereenvoudigde BIM. Dat betekent dat je werkt met een intelligent, driedimensionaal model, waar architecten en planners hun tekeningen en maatlijnen uit kunnen halen. Ik denk dat zeker de helft van de kantoren al zo werkt. En straks doet iedereen dat, ook bij de bouw van eengezinswoningen.
Hoe lang zal het duren voordat de digitalisering van de bouwsector is gevorderd, zodat robots deel uitmaken van het dagelijks leven op bouwplaatsen?
Ik denk dat 15 tot 20 jaar een realistische periode is voordat er sprake is van een volledig geautomatiseerd digitaal productieproces. Men mag niet vergeten dat alle normen, alle richtlijnen, alle berekenings- en verificatiemethoden voor het bouwen gebaseerd zijn op traditionele ambachtelijke technieken. Alles moet worden aangepast. Materiaal zal ook worden heroverwogen. Er is nog veel ontwikkelingswerk aan de winkel. Robots die huizen bouwen zullen lange tijd sciencefiction zijn.