Durch interdisziplinäre Partnerschaft zur Marktreife

Eine Wendeltreppe in Form einer Wirbelsäule aus dem 3D-Druck, eine Rippen-Filigrandecke, die rund ein Drittel weniger Material benötigt und eine energieeffiziente Gebäudehülle, die für den optimalen Komfort sorgt: Im NEST wird eine neue Unit geplant. STEP2 – so ihr Name – vereint Innovationen in den Bereichen Kreislaufwirtschaft, industrielle und digitale Fabrikation sowie Gebäudehülle und Energiesysteme. Der Fokus liegt auf der Marktreife von neuen Lösungen und Prozessen. Dementsprechend werden alle Innovationen konsequent und von Anfang an entlang der gesamten Wertschöpfungskette in einem Open-Innovation-Ansatz entwickelt.

«In der STEP2-Unit arbeiten wir zielorientiert auf marktfähige Lösungen hin. Neben der akademischen Forschung sind daher auch diverse Industriepartner mit dabei. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit soll sicherstellen, dass der Sprung auf den Markt schlussendlich möglichst rasch gelingen kann», so Enrico Marchesi, Innovation Manager und Projektverantwortlicher seitens NEST. Andreas Hafner, Principal Innovation Manager bei BASF, der Hauptpartnerin der Unit, ergänzt: «Wir sind überzeugt, dass aus diesem Projekt zukunftsgerichtete Innovationen hervorgehen werden, die auf dem Markt bestehen können und den nachhaltigen Umgang mit Energie und Ressourcen voranbringen werden.»

Die zweistöckige Unit wird auf der obersten NEST-Plattform gebaut. Sie dient nach der Fertigstellung als aktiv genutzte Innovationswerkstatt, in der sich viele weitere Innovationsprojekte entwickeln lassen und als Büroumgebung. Das Projektteam schliesst momentan das Vorprojekt ab, damit anfangs 2021 mit der Planung des Baus begonnen werden kann. Die Fertigstellung der STEP2-Unit ist auf Sommer 2022 geplant.

 Rippen-Filigrandecke mit hohem Marktpotenzial

In der Planungsphase der STEP2-Unit stützte man sich unter anderem stark auf Erfahrungen aus bestehenden NEST-Units. So hat sich gezeigt, dass die Vorfabrikation von Schalungen für Deckenelemente aus Beton mittels 3D-Druck ein enormes Potenzial birgt. «Die 3D-Drucktechnologie vereint die Effizienzvorteile der industriellen Fertigung mit der hohen Gestaltungsfreiheit digitaler Entwurfswerkzeuge», meint der leitende Architekt Silvan Oesterle vom Architekturbüro ROK. 

Bei der Umsetzung der Geschossdecke in der STEP2-Unit wird diese Technologie wieder aufgegriffen. Das Projektteam hat einen Business Case für eine marktfähige Rippen-Filigrandecke in Sichtbetonqualität erarbeitet, die Spannweiten bis zu 20 Metern erlaubt. Die Vorteile liegen für Oesterle auf der Hand: «Auf der einen Seite erfüllt die Geschossdecke im Betrieb die Funktion einer thermischen Speichermasse. Auf der anderen Seite wird bei diesem Deckenkonzept ein Drittel weniger Material benötigt als bei normalen Filigrandecken. Wir sparen Ressourcen ein, reduzieren das Gewicht und steigern gleichzeitig die Kosten- und Energieeffizienz.» Für den Markt stellt dies ein innovatives Vorfertigungsverfahren dar, mit dem sich Geschossdecken für Massivhäuser effizient herstellen lassen. Davon ist auch die Stahlton Bauteile AG überzeugt, weshalb sich das Unternehmen dazu entschieden hat, als Industriepartner im Projekt mitzuwirken und dieses Vorfertigungsverfahren im eigenen Werk anzuwenden.

 Eine Wirbelsäule als herausforderndes AnwendungsbeispielEin weiteres Innovationsobjekt ist die Wendeltreppe in den oberen Stock der Unit. Massgeschneiderte Betontreppen stellen konventionelle Schalungsmethoden vor grosse Herausforderungen. In der STEP2-Unit setzt das Projektteam deshalb auf digitale Planungsmethoden und 3D-gedruckte Schalungen für die Umsetzung einer Treppe aus ultrahochfestem Beton (UHPC). Ihre einzigartige Treppenform erinnert an eine menschliche Wirbelsäule. Das «Digital Building Technologies»-Institut der ETH Zürich als Planungspartner sowie die beiden Industriepartner BASF Forward AM und SW Umwelttechnik bündeln für die Realisierung ihre Kompetenzen. Mit diesem herausfordernden Anwendungsbeispiel unterziehen sie ihre jeweiligen Prozesse, Technologien und Produkte einem Praxistest und können diese dadurch weiterentwickeln.  Fassade als Entwicklungsumgebung

Gebäudehüllen tragen wesentlich zur Energieoptimierung und zur Behaglichkeit für die Nutzer bei. Dieses Potenzial wird jedoch heutzutage vielfach noch zu wenig genutzt. Die STEP2-Unit befasst sich deshalb damit, die Entwicklung von Innovationen im Bereich der Gebäudehülle zu beschleunigen. Mithilfe der Expertise der Aepli Metallbau AG wurde die Fassade so konzipiert, dass die Elemente mit minimalem Aufwand ausgetauscht werden können. Dadurch bietet sich für NEST-Partner die Möglichkeit, neue Technologien und Materialien einfach zu implementieren und zu validieren. Für den Betrieb hat die WaltGalmarini AG ein umfassendes Energie- und Gebäudephysikkonzept für die Unit ausgearbeitet, das in den kommenden Jahren weiter optimiert wird. Ein zentrales Element für die Umsetzung dieses Konzepts ist dabei das Zusammenspiel der Decken- und Fassadeninnovationen.

Weitere Informationen zu den verschiedenen Innovationsobjekten und regelmässige Updates zur Entstehung der Unit sind auf der STEP2-Website verfügbar. 

Über NEST

NEST ist das modulare Forschungs- und Innovationsgebäude der beiden Schweizer Forschungsinstitute Empa und Eawag. Es wurde 2016 eröffnet und steht auf dem Empa-Campus in Dübendorf. Im NEST arbeiten mehr als 150 Partner aus Forschung, Wirtschaft und öffentlicher Hand eng zusammen. Neue Technologien und Baukonzepte werden im NEST unter realen Bedingungen getestet, weiterentwickelt und im Praxisalltag demonstriert. Dies führt dazu, dass innovative Bau- und Energietechnologien schneller auf den Markt kommen. nest.empa.ch