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«Bessere Gebäude zu günstigeren Preisen»

Fabio Gramazio, Professor für Architektur und Digitale Fabrikation an der ETH Zürich, im Gespräch über den technologischen Wandel der Branche.

© Wikimedia

«Roboter und Architekten
sind Freunde.»

So könnte man wohl Fabio Gramazios Philosophie zusammenfassen. Der 1970 geborene Diplom- Architekt studierte an der ETH Zürich und ist heute ein international renommierter Experte auf dem Gebiet der digitalen und automatisierten Fabrikation. Im Jahr 2000 gründete er zusammen mit Matthias Kohler das mehrfach ausgezeichnete Atelier Gramazio & Kohler, dem wir bemerkenswerte Bauwerke wie das Weingut Gantenbein in Fläsch verdanken, dessen Fassade von Robotern erstellt wurde.

Gramazio & Kohler sind unter anderem mit dem «Global Holcim Innovation Prize» und dem «Acadia Award for Emerging Digital Practice» ausgezeichnet worden. Jüngst erst erhielt ihr von Robotern gebautes Projekt Mesh Mould den renommierten «Swiss Technology Award» (2016) sowie den «Concrete Innovation Award» (2017).

Weiterhin gründete Fabio Gramazio an der ETH Zürich 2005 das weltweit erste Forschungslabor für Roboterarchitektur. Allen, die sich für seine Forschung interessieren, sei das 2014 erschienene Buch «The Robotic Touch: How Robots Change Architecture» empfohlen.

Es heisst häufig, die Baubranche erlebe derzeit eine wahre Revolution. Ist dies wirklich der Fall?

In der Tat befinden wir uns mitten in einer grundlegenden Umwälzung des Bausektors. Genau wie andere Bereiche, von der verarbeitenden Industrie bis zum Autobau, beginnt die Baubranche, sich zu digitalisieren. Vom Entwurf bis zum Bau eines Gebäudes spielen Daten heute eine immer wichtigere Rolle.

Doch im Gegensatz zu anderen Bereichen wie der Telekommunikation oder der Automobilindustrie scheint die Veränderung in der Bauwirtschaft weniger sichtbar zu sein. Baustellen sind und bleiben Baustellen ...

In vielen Aspekten ist die Baubranche wirklich altmodisch. Der digitale Wandel kommt, aber er kommt langsam. Es ist eine langsame Revolution. Das hat zwei Gründe: Zum einen ist der Bausektor deutlich komplexer als die verarbeitende Industrie. Autos zum Beispiel werden millionenfach produziert. In dieser Branche ist es möglich, neue Technologien zu erproben, die sich später rentieren werden. In der Baubranche dagegen ist in der Regel jedes Produkt ein Unikat. Hier ist es erheblich schwieriger, ein neues digitales Tool zu erstellen und es zum neuen Standard zu machen. Zum anderen reagiert der gesamte Sektor nach wie vor extrem verhalten auf Veränderungen, wodurch Innovationen gebremst werden.

Welche Veränderungen wird die Digitalisierung im Baugewerbe mit sich bringen?

Sie wird es ermöglichen, bessere Gebäude zu einem günstigeren Preis zu bauen. Die Natur besitzt eine extrem komplexe Formenvielfalt. Und diese Komplexität hat ein Ziel: eine möglichst grosse Effizienz. Genau das möchten wir in der Baubranche auch. Es gibt nur einen Haken: Das menschliche Gehirn tut sich schwer damit, komplizierte Probleme zu lösen. Maschinen dagegen können problemlos grosse Datenmengen verarbeiten. Durch die Nutzung von Daten wird die Branche an Effizienz gewinnen, zum Beispiel durch die Senkung des Materialeinsatzes und der Abfallmenge. Zugleich werden deutlich komplexere Gebäude möglich werden.

Halb Architekturobjekt, halb Kunstwerk − die von Gramazio & Kohler entworfenen gummibeschichteten Gebilde wurden vollständig von einem Roboter zusammengesetzt und verklebt. © Gramazio & Kohler

Glauben Sie, dass digitale Unternehmen wie Google diese Revolution beschleunigen können? So, wie Tesla die sehr konservative Automobilindustrie umgewälzt hat?

Das ist eine sehr gute Frage. So statisch, wie die Baubranche ist, wäre es zwar vorstellbar, dass neue Marktteilnehmer anstelle der alten Akteure die nötigen Innovationen umsetzen. Doch ich glaube nicht, dass dies passieren wird. Der Bausektor ist dafür viel zu komplex, viel komplexer als die Automobilindustrie. Um diesen Markt zu erschliessen, braucht man sehr gute Fachkenntnisse und viel Erfahrung. Meines Erachtens werden die Innovationen eher von Start-ups kommen, die mit den grossen Unternehmen zusammenarbeiten, als von einem Neuling. Aber man weiss natürlich nie... Ich schliesse nicht aus, dass ein Gigant wie Google in eines dieser Start-ups investiert oder die Branche sogar von aussen revolutioniert. Alles ist möglich.

Der nächste Schritt nach der Digitalisierung soll die Automatisierung der Baustellen sein, bei der Roboter die Arbeit der Bauarbeiter übernehmen. Reine Science-Fiction?

Nein. Der 3D-Druck zum Beispiel wird in kleinerem Rahmen bereits genutzt, um Gebäudeteile vorzufertigen. Doch auch die Robotik stösst angesichts der Komplexität des Sektors an Grenzen. Roboter sind sehr leistungsstark, wenn sie in einer berechenbaren Umgebung, beispielsweise in einer Fabrik, eingesetzt werden. Doch in der Baubranche verändert sich ständig alles. Baustellen sehen jeden Tag anders aus, was ihre Automatisierung schwierig gestaltet.

Aber japanische und koreanische Architekten haben doch bereits in den 90er-Jahren Roboter auf ihren Baustellen eingesetzt ...

Das stimmt, aber sie sind damit gescheitert. Sie haben meiner Meinung nach zwei Fehler gemacht. Der erste war, dass sie nicht an die Wertschöpfung gedacht haben. Ihre Maschinen waren im Endeffekt zu gross und zu teuer, um tatsächlich mit den Bauarbeitern konkurrieren zu können. Und ohne Wettbewerbsvorteil keine Zukunft. Der zweite Fehler ist eigentlich keiner: Es war einfach noch zu früh, die Technologie war noch nicht so weit. Im Vergleich zu heute waren die 90er-Jahre in der Robotik quasi noch die Steinzeit. Inzwischen sind die Technologien ausgereifter. Allmählich betreten wir das Zeitalter der Bauroboter.

Zurück zum 3D-Druck. In der Regel wird dabei Kunststoff verarbeitet. Wird es also bald Plastikhäuser geben?

Nein, allerdings nicht aus Materialgründen. Theoretisch ist der 3D-Druck mit jedem Material möglich, auch mit Metallen. Das macht ihn zu einer äusserst vielversprechenden Technologie für den Bausektor. Doch es gibt zwei Einschränkungen: Erstens ist das Verfahren langsam und teuer. Gebäude sind aber sehr gross. Man bräuchte enorm viel Zeit, um ein Hochhaus aus dem 3D-Drucker zu bauen. Zweitens gibt es ein Problem mit der Auflösung. Bis jetzt drucken die Maschinen eine Zeile nach der anderen, was zu einem wenig ansprechenden Erscheinungsbild führt. Aus diesen Gründen haben mein Partner Matthias Kohler und ich uns entschieden, eine Alternative zum 3D-Druck zu entwickeln. Wir haben einen Roboter darauf programmiert, Stein für Stein eine Gebäudefassade herzustellen.

«Ich schliesse nicht aus, dass ein Gigant wie Google die Branche sogar von aussen revolutioniert.»

Könnte man anstatt eines fest am Boden verankerten Roboters nicht auch einfach Drohnen einsetzen?

Wir haben auch Versuche mit Drohnen gemacht, und die Ergebnisse waren sehr vielversprechend. Die Technologie ist ausgereift und preisgünstig. Drohnen haben zudem den Vorteil, jedes beliebige Objekt an jedem beliebigen Ort auf einer Baustelle ablegen zu können. Würde man sie in entsprechend grosser Zahl verwenden, ähnlich einem Insektenschwarm, könnten sie zusammen extrem schnell ein Bauwerk errichten und so die beiden Hauptprobleme des 3D-Drucks – Tempo und Kosten – lösen. Doch eine Herausforderung bleibt bestehen: Um schwere Lasten zu transportieren, müsste man riesige Drohnen bauen, was Steuerungsprobleme und entsprechende Risiken nach sich ziehen würde. Zudem ermitteln Drohnen ihren Standort im Freien per GPS. Diese Technologie ist aber noch nicht präzise genug, um den Qualitätsanforderungen auf dem Bau zu genügen.

Länder wie Japan sind bekannt für ihre Roboter. Welche Rolle spielt die Schweiz bei der aktuellen Umwälzung des Bausektors?

Ich finde, wir sind sehr gut aufgestellt. Der Schweizerische Nationalfonds (SNF) etwa hat einen Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS bzw. National Centres of Competence in Research, NCCR) zum Thema digitale Fabrikation ins Leben gerufen. Daran beteiligt sind die ETH Zürich, die ETH Lausanne und noch andere Schweizer Universitäten.

Für Bauarbeiter und KMU könnte der Wandel der Baubranche allerdings brutale Folgen haben.

Bei einer «Revolution» wäre der Wandel in der Tat dramatisch. Wenn man aber davon ausgeht, dass es sich bei den aktuellen Veränderungen um eine «langsame Revolution» handelt, ist das nicht mehr so. Die Bauarbeiter und die KMU werden nicht eines Morgens aufwachen und feststellen, dass alles anders ist. Es wird lange dauern, 50 Jahre vielleicht, bevor Baustellen automatisiert sein werden. Die Schweiz verfügt über exzellente Schulen und UniverTechnositäten, um diese Zukunft mitzugestalten. Es wäre meines Erachtens allerdings nötig, dass der Umgang mit den neuen digitalen Tools schon viel früher gelehrt wird.

Eine Drohne beim Bau einer architektonischen Installation. Das Bauwerk, das von 2011 bis 2012 im Museum des Regionalfonds für zeitgenössische Kunst in Orléans ausgestellt war, besteht aus insgesamt 1’500 Einzelteilen. Gramazio & Kohler haben es zusammen mit ETHZ-Professor Raffaello d’Andrea entworfen. © Gramazio & Kohler

Welche neuen Forschungsprojekte planen Sie?

Unser Fokus liegt zurzeit auf der Prozessdigitalisierung und dem Einsatz von Holz. Wie ich bereits sagte, ist die Baubranche in vielerlei Hinsicht archaisch. Nicht jedoch beim Thema Holz, das gerade stark im Kommen ist. Noch vor ein paar Jahren wollte niemand Holzhäuser, weil ihre Qualität schlecht und ihr Preis sehr hoch war. Um nicht vom Markt zu verschwinden, musste sich die Industrie neu erfinden und einen Grossteil der verwendeten Verfahren digitalisieren. Heute hat Holz wieder einen ausgezeichneten Ruf. Und es ist immer einfacher, die nächsten Innovationen in einem Sektor einzuführen, der an der Spitze steht, als in einem, der hinterherhinkt.

 
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