木造建築にもデジタル化が広がり、コンピューター支援システムによって部材全体がすでに製作されています。機械が原材料を所定の寸法に切断しますが、多くの場合、平面の枠組みを作るには今も手作業で組み立てる必要があります。従来、この製作工程には幾何学的な制約が数多くありました。
国立研究能力センター（NCCR）デジタル・ファブリケーションの支援のもと、ETHチューリッヒ建築・デジタル・ファブリケーション講座の研究者たちは、従来の木造軸組工法の可能性を広げる新たなデジタル木造建築工法を開発しました。この工法では、幾何学的に複雑な木造モジュールを効率よく製作し、組み立てることができます。「Spatial Timber Assemblies」は、Erne AG Holzbauとの緊密な協働から生まれ、デューベンドルフにあるEmpa・Eawagの研究・イノベーション建設現場NESTで進行中のDFAB HOUSEプロジェクトで初めて採用されます。また、ETHチューリッヒの新設ロボット・ファブリケーション・ラボラトリーが開発した建設ロボットを、大規模な建築プロジェクトで使用する初の事例でもあります。
ロボットの精密さ
まずロボットが木材の梁をつかみ、所定の寸法に切断する間、位置を制御します。自動で工具を交換した後、2台目のロボットが梁を接合するために必要な穴を開けます。最終工程では2台が連携し、コンピューター上の設計に基づいて梁を正確な空間配置に並べます。個々の梁を配置する際の衝突を防ぐため、研究者たちは建設の進捗状況に応じてロボットの動作経路を絶えず再計算するアルゴリズムを開発しました。その後、作業員が梁をボルトで手作業で固定します。
より長持ちし、より個性的な建築
従来の木造軸組工法とは異なり、「Spatial Timber Assemblies」では補強プレートが不要です。必要な剛性と耐荷重性が幾何学的な構造によって得られるためです。材料を節約できるだけでなく、新たな創造の可能性も広がります。この工法で、形状がそれぞれ異なる空間木造モジュール6基を初めてプレハブ製作します。その後、トラックでデューベンドルフのNESTにあるDFAB HOUSEの建設現場へ運び、組み立てて、床面積が100 m2を超える2階建ての住居ユニットを建設します。木造部分の複雑な幾何学形状は、透明な膜状のファサード越しに見える設計です。
統合されたデジタル建築
ロボットはコンピューター支援設計モデルの情報を使い、木材の梁を切断して配置します。このプロジェクトで特別に開発された手法では、さまざまな入力パラメーターを用いて、合計487本の木材の梁からなる形状を作り出します。
ETHチューリッヒの建築・デジタル・ファブリケーション教授で、DFAB HOUSEプロジェクトを主導するマティアス・コーラー氏によると、「Spatial Timber Assemblies」がデジタル・ファブリケーションだけでなく設計や計画にも用いられていることは、大きな利点です。「プロジェクト全体に変更があれば、新たな要件に応じてコンピューターモデルを常に調整できます。このような統合されたデジタル建築によって、設計、計画、施工の間の隔たりが埋まりつつあります。」
知識共有を促す成功モデル
ETHチューリッヒはすでに、ヘンガーベルク・キャンパスのArch_Tech_Labにおけるロボット施工の木造屋根で、Erne AG Holzbauとの協働を成功させています。「Spatial Timber Assemblies」により、同社の木造建築の専門知識が、ETHの研究に新たな貢献をもたらします。
コーラー氏は、このパートナーシップが生む相乗効果を確信しています。「デジタル・ファブリケーションには、職人技に求められる高度な専門知識が欠かせません。一方で、デジタル化は職人技を向上させ、新たな機会を切り開くことができます。」また、科学分野と産業界が連携することは、こうした短期間で技術を実際の建築プロジェクトに活用するうえで不可欠だと述べています。
