Deze door robots gebouwde cabine is een kijkje in de toekomst van huisvesting

Zoals huizen van de toekomst gaan, ziet Ashen Cabin er niet bijzonder futuristisch uit. Iedereen verwacht een De Jetsons-achtige visie van robotassistenten, transportbanden binnenshuis en garages voor vliegende voertuigen zal ernstig teleurgesteld zijn; deze rustieke blokhut, met een spectaculair uitzicht op drie staatsbossen in Ithaca, NY, heeft niet eens elektriciteit of stromend water. Een kampeerkachel, eenvoudige gootsteen en een aantal pijnlijk mooie uitzichten zijn wat telt voor luxe.

Maar Ashen Cabin is een visie op de toekomst – en het is een overtuigende visie. Als je het van dichtbij bekijkt – een reis waarbij de bezoeker een kronkelend pad door de heuvels moet volgen; de hut die zich geleidelijk openbaart, met de schoorsteen voorop, tussen het gebladerte – maakt meteen duidelijk dat dit geen typische blokhut is. Met vreemde geometrieën en zittend op gedrongen betonnen poten ziet Ashen Cabin er niet uit alsof het in de 21e eeuw door een mens is ontworpen en gebouwd.

Zeker niet door iemand die op zoek is naar een conventionele blokhut. Het lijkt meer op het soort hut waarin een teruggetrokken Harrison Ford aan het einde van een bepaalde toekomst zou kunnen leven Blade Runner vervolg. Of het soort ‘terug naar de natuur’-retraite dat een neuraal netwerk in Google DeepDream-stijl zich zou voorstellen als je het uitsluitend zou trainen op een dataset van de sprookjes van Grimms.

Het realiseren van de blokhut kostte twee toegewijde makers, meerdere jaren en talloze uren onderzoek en innovatie. Oh ja, en een enorme 3D-printer, wat 3D-scantechnologie en een bouwrobot die ook van eBay is gekocht. Maar hoe vreemd het hier anno 2020 ook mag zijn, gelegen op een heuvelrug in een van de meest landelijke, idyllische delen van de staat New York, zullen op een dag een heleboel gebouwen hun afstamming terugvoeren naar Ashen Cabine. Ernstig.

Een experimenteel ontwerpbureau

“De Ashen Cabin is een project waarin we een aantal van onze onderzoeksideeën testen en vertalen naar architectuur,” Sasa Zivkovic vertelde Digitale Trends. “Dat was voor ons het spannende eraan.”

De cabine is ontworpen en gebouwd door HANNA, een experimenteel ontwerpbureau mede opgericht door Zivkovic en Leslie Lok. Ze zijn allebei assistent-professoren aan de nabijgelegen Cornell University, waar Zivkovic leiding geeft aan een onderzoeksgroep genaamd het Robotic Construction Laboratory. Zoals de naam al aangeeft, richt deze multidisciplinaire groep zich, simpel gezegd, op robots die huizen bouwen. Ondertussen onderzoeken Lok's onderwijs en onderzoek robotfabricage op stedelijke en woningbouwschaal.

“[Dit project stelde ons in staat om te beginnen] met het ontdekken van een nieuwe architectonische taal die werkt met 3D-printen en robotachtig vervaardigd hout”, vertelde Lok aan Digital Trends. “Dit werd een heel belangrijk onderdeel. Ik denk dat dat heeft bijgedragen aan het uniek ogende ontwerp van het gebouw. We wisten dat we geen gestandaardiseerde materialen zouden gebruiken.”

Zivkovic en Lok begonnen enkele jaren geleden samen te werken aan nieuwe manieren om gebouwen te bouwen met een project genaamd Additieve architectonische elementen. Destijds waren ze nog niet afgestudeerd aan een volledige structuur zoals een hut. In plaats daarvan waren ze geïnteresseerd in het beantwoorden van de vraag: wat voor soort ontwerp voor behuizingscomponenten zou een 3D-printer creëren? Zoals ze opmerkten, wordt de 3D-printer vaak gezien als karakterloos.

We zouden bijvoorbeeld niet vragen wat voor soort roman een inkjetprinter zou afdrukken; we zouden gewoon een roman schrijven en deze vervolgens afdrukken. Maar 3D-printen – en specifiek 3D-geprint beton – opent een aantal ongebruikelijke wegen voor ontwerpers die dat niet hebben om zich te beperken tot het eenvoudigweg printen van replica's van het soort ontwerpen dat mogelijk bestond bij het pre-3D-printen wereld. Zivkovic en Lok printten vloeren, kolommen, deuren, ramen, muren en plafonds - allemaal met het oog op het analyseren van de integriteit, persoonlijkheid, beperkingen en formele nauwkeurigheid van de vorm.

Het was de basis van een nieuwe stijl; een die het paar 'Robot Brutalism' noemt, naar de fel modernistische bouwstijl uit de jaren zestig en zeventig waarin moderne bouwmethoden, zoals beton, pronken. Natuurlijk overtreffen sommige van de nieuwe bouwtechnologieën die beschikbaar zijn voor de pioniers van het robotbrutalisme de technologieën die een halve eeuw geleden bestonden ruimschoots.

Vreemde geometrieën

De werkzaamheden aan de Ashen Cabin begonnen in 2017. Het team begon met het 3D-printen van een betonnen omhulsel voor de cabine met behulp van een speciaal zelfgebouwd 3D-printsysteem dat bespaart de CO2-voetafdruk van gewone betonconstructies door gebruik te maken van de absoluut minimaal benodigde hoeveelheid. Bij dit systeem, waarbij een cementachtig mengsel laagsgewijs wordt geëxtrudeerd, was in totaal ongeveer twee weken nodig om een ​​basisstructuur te creëren.

De houten planken die bovenop deze schaal waren gelegd, waren eveneens hightech – ook al zagen ze er misschien niet meteen zo uit. Als je naar de vreemde golvende planken kijkt die de ontwerpers hebben gebruikt, zou je bijna denken dat ze niet bijzonder precies waren gesneden. Bijna geen enkele plank is volledig recht, met knikken en vreemd gevormde bochten, zoals een verticale lijn die wordt aangetast door een VHS-kopie van een kopie van een kopie. In feite waren ze perfect gemeten; ze zijn toevallig niet in rechte lijnen gesneden.

"[Een van de redenen waarom volwassen essen niet worden gebruikt voor de bouw] is dat ze niet bepaald de rechtste bomen zijn", zei Zivkovic. “De es heeft een onregelmatige geometrie, dus het is erg moeilijk om deze in een gewone houtzagerij te verwerken. We hebben een proces ontwikkeld met robotfabricagetechnologie en 3D-scanning waarmee we deze anders verspilde essen kunnen gebruiken voor bouwdoeleinden.”

Zivkovic en Lok scanden elk stuk hout dat ze tot hun beschikking hadden in drie dimensies. Hierdoor konden ze grip krijgen op de verschillende ‘vreemde geometrieën’ van hout en uitzoeken hoe ze het beste konden worden gesneden. De uiterst nauwkeurige taak om dit uit te voeren werd uitgevoerd met behulp van een aangepaste robotarm die het paar op eBay ontdekte. Het was eerder gebruikt om auto's te bouwen voor General Motors, maar Zivkovic en het Robotic Construction Laboratory-team hebben het opnieuw gebruikt; het herprogrammeren zodat het in staat was om methodisch hout te zagen en vorm te geven dat normaal gesproken uiterst moeilijk te snijden zou zijn met standaard freesgereedschap.

Alles over duurzaamheid

Net als bij de CO2-besparende 3D-printaanpak was duurzaamheid een van de belangrijkste aandachtspunten van HANNAH als het om het hout ging. Dit was geen gewone as, maar eerder door kever beschadigde as die was aangevallen door de Emerald Ash Borer, een insect dat essen doodt als onderdeel van zijn voortplantingscyclus. Sinds de Emerald Ash Borer in 2002 in de VS werd ontdekt, heeft hij zich verspreid naar 35 staten en verschillende Canadese provincies. Tegenwoordig schat Zivkovic dat er 8,7 miljard essenbomen worden bedreigd door deze plaag.

“Voor het grootste deel worden de bomen achtergelaten om te sterven, waardoor koolstof in de atmosfeer vrijkomt, of ze worden gebruikt als brandhout,” zei hij. “Voor ons is dit een enorme gemiste kans.”

Met een volledig overzicht van alle inventaris tot hun beschikking, gingen Zivkovic en Lok vervolgens door en bedachten hoe ze de hut het beste in elkaar konden zetten. Voor grotere gebouwen in de toekomst zei Lok dat het voor architecten mogelijk zou zijn om de 3D-inventarisgegevens om te zetten in algoritmen die zouden kunnen optimaliseren hoe alles het beste in elkaar past.

“Ik denk dat het op een dag mogelijk zou zijn om een ​​heel bos te scannen,” zei Lok. “Dan zouden we algoritmen kunnen ontwikkelen die optimaliseren hoe je deze bomen in een project gebruikt. Dit is ergens waar berekeningen echt heel nuttig zouden kunnen zijn.”

De toekomst van duurzame woningbouw

De Ashen Cabin is om allerlei redenen spannend. Het idee van een nieuwe Robot Brutalist-ontwerptaal is opwindend vanwege wat het suggereert over de nieuwe opkomende vormen van architectuur die nu pas werkelijkheid worden. Maar de reden dat het de basis zou kunnen leggen voor iets dat de wereld zal veranderen, is vanwege de manier waarop het gebruikt wordt deze technologieën, samen met materialen uit de natuurlijke wereld, om iets te creëren dat duurzaam is schaalbaar.

Het is moeilijk om een ​​totaalbudget voor het project in te schatten. De materiaalkosten van de cabine zijn redelijk laag, rond de $ 15.000. Maar dit omvat niet arbeid, prototyping en R&D. Maar zoals met alles zullen de kosten dalen naarmate er meer werk wordt uitgevoerd.

“Wij denken dat beide technologieën – 3D-printen met beton en algemene robotproductie van hout – in de toekomst kostenvoordelen zullen opleveren”, aldus Zivkovic. “Het is echter onmogelijk om precies te kwantificeren wat die zullen zijn. Hoe breder we deze technologieën implementeren, hoe meer economische voordelen we zullen zien. Ashen Cabin is een prototype.”

Nee, we zullen waarschijnlijk niet allemaal in prachtige blokhutten wonen met een prachtig uitzicht op de natuur (hoewel de gedachte niet zonder aantrekkingskracht is). Het concept om snel nieuwe typen woningen te kunnen bouwen tegen lage kosten en materialen te gebruiken die anders verloren zouden gaan, is echter ongelooflijk aantrekkelijk. Hopelijk duurt het niet lang voordat het duo hun volgende gebouw creëert. En die daarna.

Aanbevelingen van de redactie

• Deze nieuwe onderneming heeft tot doel om in één dag betaalbare kleine huizen in 3D te printen
• Waar zijn ze nu? Een terugblik op de Top Tech of CES-winnaars van vorig jaar
• De Stella Artois BART maakt van uw robovac een biervalet