Denna robotbyggda stuga är en titt in i framtidens bostäder

När framtidens hus går ser Ashen Cabin inte särskilt futuristisk ut. Den som förväntar sig en Jetsons-liknande syn på robotassistenter, inomhustransportband och flygande fordonsgarage kommer att bli mycket besviken; denna rustika timmerstuga, med spektakulär utsikt över tre statliga skogar i Ithaca, NY, har inte ens el eller rinnande vatten. En campingspis, enkla handfat och några ömmande vackra vyer är vad som räknas för lyx.

Men Ashen Cabin är en framtidsvision – och den är övertygande. Att titta på det på nära håll — en resa som kräver att besökaren följer en slingrande stig genom kullarna; stugan som gradvis avslöjar sig själv, skorstenen först, bland bladverket — gör direkt klart att detta inte är en typisk timmerstuga. Med udda geometrier och sittande på knäböjda betongben ser Ashen Cabin inte ut som om den designades och byggdes av en människa på 2000-talet.

Absolut inte av någon som letar efter en konventionell timmerstuga. Det är mer som den typ av hytt som en tillbakadragen Harrison Ford kan hittas bo i i slutet av en framtid Blade Runner fortsättning. Eller den typ av "tillbaka till naturen" reträtt som ett neuralt nätverk i Google DeepDream-stil skulle föreställa sig om du tränade det uteslutande på en datauppsättning av Grimms sagor.

Att göra timmerstugan till verklighet tog två hängivna skapare, flera år och otaliga timmar av forskning och innovation. Åh ja, och en enorm 3d skrivare, lite 3D-skanningsteknik och en byggrobot köpt från eBay också. Men så mycket av en anomali som det kan vara här 2020, inbäddat på en ås i en av de mest lantliga, idylliska delar av staten New York, en dag kan en hel massa byggnader spåra sin härkomst tillbaka till Ashen Stuga. Allvarligt.

Ett experimentellt designföretag

"The Ashen Cabin är ett projekt där vi testar några av våra forskningsidéer och översätter dem till arkitektur," Sasa Zivkovic berättade för Digital Trends. "Det var för oss det spännande med det."

Stugan är designad och byggd av HANNAH, ett experimentellt designkontor som grundades av Zivkovic och Leslie Lok. De är båda biträdande professorer vid det närliggande Cornell University där Zivkovic leder en forskargrupp som heter Robotic Construction Laboratory. Som namnet antyder fokuserar denna multidisciplinära grupp på, enkelt uttryckt, robotar som bygger hus. Samtidigt utforskar Loks undervisning och forskning robottillverkning i stads- och bostadsskala.

"[Detta projekt gjorde det möjligt för oss att börja] att upptäcka ett nytt arkitektoniskt språk som arbetar med 3D-utskrift och robottillverkat trä," sa Lok till Digital Trends. – Det här blev en väldigt viktig komponent. Jag tror att det var det som bidrog till byggnadens unika design. Vi visste att vi inte skulle använda standardiserade material."

Zivkovic och Lok började arbeta tillsammans på nya sätt att bygga byggnader för flera år sedan med ett projekt som heter Additiv arkitektoniska element. Vid den tiden hade de inte tagit examen till en fullständig struktur som en stuga. Istället var de intresserade av att svara på frågan: Vilken typ av design för huskomponenter skulle en 3D-skrivare skapa? Som de noterade anses 3D-skrivaren ofta vara karaktärslös.

Vi skulle till exempel inte fråga vilken typ av roman en bläckstråleskrivare skulle skriva ut; vi skulle bara skriva en roman och sedan skriva ut den. Men 3D-utskrift – och närmare bestämt 3D-tryckt betong – öppnar upp några ovanliga vägar för designers som inte har att begränsa sig till att helt enkelt skriva ut kopior av de typer av mönster som kan ha funnits i pre-3D-utskriften värld. Zivkovic och Lok tryckte golv, kolumner, dörrar, fönster, väggar och tak - allt i syfte att analysera formens integritet, personlighet, begränsningar och formella stränghet.

Det var grunden för en ny stil; en som paret refererar till som "Robot Brutalism", efter den våldsamt modernistiska arkitektoniska stilen från 1960- och 70-talet som präglade moderna konstruktionsmetoder, som betong. Naturligtvis överträffar vissa av de nya konstruktionstekniker som är tillgängliga för pionjärerna inom Robotbrutalism vida de som fanns för ett halvt sekel sedan.

Udda geometrier

Arbetet med Ashen Cabin började 2017. Teamet började med att 3D-printa ett betongskal till kabinen med hjälp av ett speciellt egenbyggt 3D-utskriftssystem som sparar på koldioxidavtrycket från vanlig betongkonstruktion genom att använda den absoluta minimikvantitet som krävs. Detta system, som extruderar en cementliknande blandning i lager, tog cirka två veckor totalt för att skapa en grundstruktur.

Träplankorna som lades ovanpå detta skal var lika högteknologiska - även om de kanske inte omedelbart ser det ut. När du tittar på de märkliga vågiga plankorna som designarna använder, skulle du bli förlåten om du först trodde att de inte var skurna särskilt exakt. Knappast några av plankorna är helt raka, med veck och udda böjningar som en vertikal linje som försämras av en VHS-kopia-av-en-kopia-av-en-kopia. Faktum är att de var perfekt mätta; de råkar bara inte ha skurits i raka linjer.

"[En av anledningarna till att mogna askträd inte används för konstruktion] är att de inte exakt är de rakaste träden," sa Zivkovic. "Askan har oregelbundna geometrier, så det är väldigt svårt att bearbeta i ett vanligt sågverk. Vi utvecklade en process med robottillverkningsteknik och 3D-skanning som gör att vi kan använda dessa annars bortkastade askträd för konstruktionsändamål.”

Zivkovic och Lok skannade i tre dimensioner varje träbit till deras förfogande. Detta gjorde det möjligt för dem att ta tag i träets olika "udda geometrier" och komma på hur de bäst kunde kapa dem. Den högprecisionsuppgiften att utföra detta utfördes med en modifierad robotarm som paret upptäckte på eBay. Den hade tidigare använts för att bygga bilar för General Motors, men Zivkovic och Robotic Construction Laboratory-teamet använde det igen; omprogrammerade den så att den metodiskt kunde såga och forma trä som normalt skulle vara extremt svårt att kapa med vanliga fräsverktyg.

Allt om hållbarhet

Precis som med den CO2-besparande 3D-utskriftsmetoden var hållbarhet en av HANNAHs främsta bekymmer när det kom till träet. Detta var inte vanlig ask, utan snarare skalbaggeskadad aska som hade attackerats av Emerald Ash Borer, en insekt som dödar askträd som en del av sin fortplantningscykel. Sedan den upptäcktes i USA 2002 har Emerald Ash Borer spridit sig till 35 stater och flera kanadensiska provinser. Idag uppskattar Zivkovic att det finns 8,7 miljarder askträd som hotas av detta angrepp.

"För det mesta lämnas [träden] antingen att dö, vilket släpper ut kol i atmosfären, eller så används de som ved," sa han. "För oss är det här en enormt missad möjlighet."

Med ett fullständigt register över alla inventarier till sitt förfogande gick Zivkovic och Lok sedan igenom och kom på hur man bäst skulle få ihop stugan. För större byggnader i framtiden, sa Lok att det skulle vara möjligt för arkitekter att överlämna 3D-inventeringsdata till algoritmer som kan optimera hur allt bäst kan passa ihop.

"Jag tror att det en dag skulle vara möjligt att skanna en hel skog," sa Lok. ”Då skulle vi kunna utveckla algoritmer som optimerar hur man använder dessa träd i ett projekt. Det här är någonstans som beräkning skulle vara riktigt, verkligen till hjälp."

Framtiden för hållbart bostadsbyggande

Ashen Cabin är spännande av alla möjliga skäl. Idén om ett nytt robotbrutalistiskt designspråk är spännande på grund av vad den antyder om de nya framväxande formerna av arkitektur som först nu blir verklighet. Men anledningen till att det kan lägga grunden för något världsförändrande är på grund av det sätt som det använder dessa teknologier, tillsammans med material från den naturliga världen, för att skapa något som är hållbart och skalbar.

Det är svårt att uppskatta en total budget för projektet. Materialkostnaderna för kabinen är rimligt låga, i närheten av $15 000. Men detta inkluderar inte arbete, prototypframställning och FoU. Men som med allt annat kommer kostnaderna att minska när mer arbete utförs.

"Vi tror att båda teknikerna - 3D-utskrift med betong och allmän robotvirketillverkning - kommer att ha kostnadsfördelar i framtiden," sa Zivkovic. "Det är dock omöjligt att exakt kvantifiera vad de kommer att vara. Ju mer brett vi implementerar dessa tekniker, desto fler ekonomiska fördelar kommer vi att se. Ashen Cabin är en prototyp.”

Nej, vi kommer förmodligen inte alla att bo i fantastiska timmerstugor med vacker utsikt över naturen (även om tanken inte är utan attraktion). Konceptet att snabbt kunna bygga nya typer av bostäder till låg kostnad och använda material som annars skulle gå till spillo är dock otroligt tilltalande. Förhoppningsvis dröjer det inte länge innan duon skapar sin nästa byggnad. Och den efter det.

Redaktörens rekommendationer

• Denna nya satsning syftar till att 3D-printa prisvärda små hem på en dag
• Var är de nu? En tillbakablick på förra årets Top Tech of CES-vinnare
• Stella Artois BART förvandlar din robovac till en ölbetjänt