Weltneuheit an der ETH Zürich – Gärten aus Roboterhand

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Mittels künstlicher Intelligenz nach sich ziehen Forschende welcher ETH Zürich eine 22,5 Meter hohe bepflanzte Skulptur entworfen. Derzeit fertigen vier Roboter im Laboratorium für jedes digitales Zusammensetzen uff dem Universitätsgelände Hönggerberg dies künftige Wahrzeichen des Tech-Clusters Zug.

Techniker Philippe Fleischmann steuert vier Roboter. Sie bauen auf dem ETH-Campus Hönggerberg fünf Holzschalen für eine Skulptur.

Techniker Philippe Fleischmann steuert vier Roboter. Sie konstruieren uff dem ETH-Universitätsgelände Hönggerberg fünf Holzschalen für jedes eine Skulptur.

Michael Buholzer / Keystone

Zu den sieben Weltwundern welcher klassisches Altertum in Besitz sein von die Hängenden Gärten welcher babylonischen Monarchin Semiramis. «Semiramis» heisst eine 22,5 Meter hohe architektonische Skulptur mit 100 einheimischen Pflanzenarten. Forschende aus welcher Haufen welcher ETH-Architekturprofessoren Fabio Gramazio und Matthias Kohler nach sich ziehen dies Pflanzen-Wolkenkratzer mit einem Machine-Learning-Algorithmus entwickelt.

Projektleiterin Sarah Schneider zeigt, wie sich die Geometrie der Schalen anpassen lässt.

Projektleiterin Sarah Schneider zeigt, wie sich die Topologie welcher Schalen individuell herrichten lässt.

Michael Buholzer / Keystone

«Semiramis» besteht aus fünf kunstvoll geformten Holzschalen, in denen bodennahe Pflanzen, Stauden und Sträucher und solange bis zwölf Meter hohe Bäume wachsen sollen – sorgfältig inhomogen und in luftiger Höhe gesperrt platziert, so sieht es dies roter Faden welcher Landschaftsarchitektin Rita Illien vor. Die Versorgung mit Wasser erfolgt mehr als Leitungen, die in die Stahlstützen integriert sind. Die Pflanzen werden in einem den Wasserfluss unterstützenden Trägermaterial Wurzeln darstellen können. Die Stellung welcher gegeneinandergeschobenen Schalen uff Vorleger Grundfläche ermöglicht angemessene Besonnung und hinlänglich Regen. Für guter Wartung soll die Nutzungsdauer welcher Skulptur 40 Jahre betragen.

Die auf eine grosse Leinwand projizierte Pflanzenskulptur lässt sich drehen und vergrössern.

Die uff eine grosse Wandschirm projizierte Pflanzenskulptur lässt sich trudeln und vergrössern.

Michael Buholzer / Keystone

Dieser Haushaltgerätehersteller Vanadium-Zug hat «Semiramis» in Auftrag gegeben. Die mittels künstlicher Intelligenz entwickelte Symbiose von Hightech und Natur wird nächstes Jahr uff dem Bereich des Tech-Clusters Zug aufgebaut. Dort wird laut Beat Weiss, Geschäftsführer von Vanadium-Zug, in den nächsten zwanzig Jahren ein neues, verdichtetes Stück Stadt für jedes urbane Industrie und Technologieentwicklung entstehen. Dieser neue Stadtteil mit seinen 3000 Arbeitsplätzen und 300 neuen Wohnungen soll taktgesteuert ein «Demonstrator für jedes real umgesetzte Nachhaltigkeit» werden, sagte Weiss vor welcher Zeitungswesen im Immersive Gestaltung Lab, einem Laboratorium für jedes erweiterte Wirklichkeit uff dem Universitätsgelände Hönggerberg.

Menschen und lernende Maschinen kooperieren

Matthias Kohler und sein Team hatten die Medienleute zu einem Augenschein vor Ort eingeladen, um ihnen «Semiramis» näherzubringen. «Neben den architektonischen Setzungen interessierten uns neue digitale Entwurfsmethoden sowie welcher innovative Holzbau mit digitaler Applikation», sagte welcher Professor für jedes Baukunst und digitale Fabrikation an welcher ETH Zürich. Selbige beiden Forschungsziele verbinde die Zusammenarbeit – zwischen Menschen aus welcher Wissenschaft und welcher Industrie sowie zwischen Mensch und Maschine.

Die neue Zusammenarbeit zwischen Mensch und intelligenter Maschine bezeichnete Kohler nicht nur denn eine gesellschaftliche Herausforderung, sondern zweitrangig denn eine kreative Unwägbarkeit, um ökonomische, ökologische und ästhetische Fragestellungen konkret zu erwägen und neue Lösungen zur Diskussion zu stellen. Linie für jedes die Architekten würden lernende Maschinen ein grosses Potenzial retten.

Laut Kohler liegt welcher Nachteil des klassischen, meist langwierigen Entwurfsprozesses darin, dass in dessen Verlauf dies Grundkonzept nicht mehr verändert werden könne. Zielgrössen wie Wohnfläche oder Schallschutz würden schrittweise verändert, solange bis die Gesamtheit Anforderungen möglichst gut erfüllt seien. Nicht so im Zusammenhang «Semiramis»: Ein Machine-Learning-Algorithmus zeigte den Forschenden ausgeklügelte Gestaltungsmöglichkeiten uff.

Die Vorschläge unterschieden sich in Form von welcher Gießen welcher Holzschalen und deren räumlicher Geheiß zueinander, zeigten allerdings zweitrangig uff, wie sich dies jeweilige Gestaltung uff einzelne Zielgrössen wie etwa die Beregnung welcher Schalen auswirkt. «Dasjenige Computermodell ermöglicht es uns, den konventionellen Gestaltungsprozess umzukehren und den gesamten Gestaltungsspielraum für jedes ein Projekt zu explorieren. In Folge dessen entstehen neue, oft überraschende Geometrien», sagte Kohler.

Die wichtigste Erkenntnis für jedes die Forschenden war jedoch, dass die Menschen trotzdem zentral bleiben: «Durch welcher unzähligen Zahl von Varianten war unser Urteilsvermögen immer wieder herausgefordert. Zusammen nach sich ziehen wir Lösungen entdeckt, die wir mit welcher klassischen Entwurfsmethode nie gefunden hätten.» Dasjenige Potenzial welcher neuen Methode ist noch lange Zeit nicht ausgeschöpft. In Kohlers Augen ist welcher ETH allerdings mit «Semiramis» «ein weltweit einzigartiges und wegweisendes Projekt» gelungen.

Romana Rust, Fachfrau für jedes erweitertes computergestütztes Errechnen in Baukunst und Haftanstalt, zeigte, wie man ins Projekt «eintunken» kann– mit 3-D-Brillen oder einem akustischen Audiosystem – und wie sich in Echtzeit daran funktionieren lässt. Eine Software ermöglichte es den Forschenden zudem, die Entwürfe welcher Holzschalen mit einem Klick zu verändern. Sarah Schneider, Projektleiterin «Semiramis», führte vor, wie sich ein einzelner Zähler intrinsisch welcher Topologie einer Schale verschieben lässt und die Software die gesamte, mathematisch hochkomplexe Struktur anpasst.

Dieser Tanz welcher Roboter

Denn krönender Terminierung waren schliesslich vier Roboter in Tat zu sehen. Selbige setzen momentan in einer riesigen Werkhalle welcher ETH Hönggerberg, im Laboratorium für jedes digitales Zusammensetzen, den besten Gesetzesvorlage von «Semiramis» zusammen. Ein Techniker setzt die Maschine durch vier an welcher Lage hängende Roboterarme mit einem lauten Klack in Unternehmen. Blau blinken die Sensoren, mit denen sie die Holzplatten lokalisieren können. Im Gleichtakt senken sich die Roboter nun sirrend hinunter und nehmen die ihnen zugewiesenen Elemente uff. In einem hochpräzisen Tanz positionieren sie die schwebenden platter Reifen gemäss Computerentwurf im Raum.

Damit die Roboterarme nicht kollidieren, berechnet ein Algorithmus deren Bewegungen. Nach sich ziehen die Maschinen ihre vier platter Reifen Seite an Seite platziert, werden welche von Handwerkerinnen und Handwerkern zuerst temporär verbunden und folglich mit einem speziellen Giessharz verleimt. Gen welche Weise werden zwischen 51 und 88 Holzplatten unaufgefordert zu einer Schale zusammengefügt.

Die robotische Fertigung hat mehrere Vorteile: Die Maschinen nehmen den Handwerkern dies schwere Hebung und dies exakte Positionieren ab. Zudem kann im Montageprozess uff aufwendige, ressourcenintensive Unterkonstruktionen verzichtet werden.

Die einzelnen Segmente werden laufend uff Lastwagen nachdem Zug übergeführt. Nächsten Frühling wird die architektonische Skulptur uff dem Bereich des Tech-Clusters Zug aufgebaut und bepflanzt.

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