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Auf dem Weg zu einer digitalen Baukultur – BSA/FAS

Digitale Architektur kann formal erkennbar sein – doch sie muss es nicht

CNC-Maschinen fräsen Bauteile, Architekten betrachten Entwürfe durch Virtual-Reality-Brillen oder programmieren Plug-ins, Algorithmen helfen bei der Formfindung – ein Besuch in Basel zeigt, wie aufgeschlossen das Team von Herzog & de Meuron digitalen Werkzeugen gegenüber ist.

Elias Baumgarten
Ansammlung verschiedener Mock-ups im Hans-Huber-Saal des Stadtcasinos. Bild: © Ruedi Walti

Im Foyer ein prunkvoller doppelter Lüster, die Signaletik auf die extra in Frankreich reproduzierte Brokattapete gestickt, wogende Treppenanlagen, über die die Gäste, mit den Hände den geschwungenen Handläufen entlang gleitend, die Ränge erreichen, tiefes Rot, abwechselnd links- und rechtsläufig verlegtes Parkett, angehauchte Spiegelwände, samtig weich, metallisch hart, glitzernd – seit seinem Umbau durch Herzog & de Meuron begeistert das Basler Stadtcasino mit Opulenz. Die Menge an Eindrücken ist berauschend. Beeindruckend, wie die Erweiterung mit der Architektursprache des Neobarocks spielt. Man spürt überall die Freude der Gestalter an ihrer Arbeit und ihr Flair für die Baugeschichte. Doch das Projekt ist mehr als ein kreatives Spiel mit der Vergangenheit: Es zeigt, welche Möglichkeiten uns digitale Werkzeuge heute bieten. Wie bitte?, wundert man sich. Denn offensichtlich ist das nicht. Klar wird es erst nach einem Besuch bei Herzog & de Meuron.

 

«Natürlich bauen wir weiter Modelle»

«Die architektonische Idee steht bei uns immer am Anfang», unterstreicht Steffen Riegas gleich zur Begrüssung, «wir suchen digitale Tools immer nach den Erfordernissen eines Projekts aus, nie ist ihre Anwendung Selbstzweck». Digitale Werkzeuge erweitern bei Herzog & de Meuron definitiv das Repertoire. Sie sollen neben traditionelle Methoden existieren und müssen diese nicht zwangsläufig ersetzen. Und dennoch: Die Offenheit der Basler für technische Neuerungen ist gross. Riegas leitet deren eigens eingerichtetes Departement «Design Technologies». 20 Personen arbeiten dort. Auf ihren Tischen liegen 3D-gedrucke Modelle und CNC-gefräste Bauteile neben den neuesten Virtual-Reality-Brillen – ein wahres Paradies für Technologiebegeisterte.

Darstellung des Musiksaals, generiert mit unrealengine. Bild: © Herzog & de Meuron

«Beim Stadtcasino waren Virtual-Reality-Anwendungen sehr wichtig für uns», erklärt Riegas mit Blick auf die Brillen. Und Projektleiter Thorsten Kemper ergänzt: «Wir haben sie nicht nur genutzt, um unsere Gestaltung zu präsentieren, sondern vor allem für uns selber als wichtiges Hilfsmittel im Entwurfsprozess. Die hohen Räume der Erweiterung und der Treppenanlagen sind, stellt man sie in Grundriss und Schnitt dar, nur schwer fassbar. Mit der Virtual-Reality-Brille konnten wir unsere architektonischen Ideen sehr schnell überprüfen und zum Beispiel unterschiedliche Varianten testen.» Die Technik ist dabei noch vergleichsweise neu: 2014 erst kam mit der DK2 die erste für Architekturbüros wirklich brauchbare Virtual-Reality-Brille auf den Markt. Sie weckte sogleich das Interesse von Riegas und seinen Kollegen, doch sie blieben vorsichtig: «Zunächst haben wir viele Tests gemacht», erinnert sich Andreas Fries, seit 2011 Partner bei Herzog & de Meuron. «Wir wollten herauszufinden, wie realitätsnah die Raumdarstellung ist.» Die Brille konnte überzeugen. Attraktiv ist die Technik auch, weil sie sich mittlerweile nahtlos in den Gestaltungsprozess einbinden lässt – etwa über das Plug-in Enscape für Rhinoceros 3D. Das ohnehin vorhandene 3D-Modell kann direkt genutzt werden. 

 

Vom ersten Entwurf bis zum fertigen Bauteil

Von jeher war der Prozess von der Gestaltung zur Fertigung von Bauteilen sequenziell. Digitale Werkzeuge ändern das – und für Architekten kann das vorteilhaft sein. Ein Beispiel dafür sind die Staketen der Geländer im Stadtcasino. Während Riegas die CNC Werkstatt mit Laser, 3-Achs-Fräse und 3D Druckern im Keller des Büros zeigt, die schon seit zwölf Jahren in Betrieb ist, um hernach das 5-Achs-Bearbeitungszentrum vorzuführen und schliesslich die neueste handgeführte CNC-Fräse zu präsentieren, erklärt Kemper: «Wir haben im Privatarchiv von Johann Jakob Stehlin dessen Musterbücher gefunden. Aus diesen haben wir verschiedene Staketen-Elemente ausgesucht, die wir neu zusammengesetzt haben, sodass wir schlussendlich fünf verschiedene Stäbe erhielten. Statt diese dann zu drechseln, wie man es im 19. Jahrhundert gemacht hätte, haben wir sie – nach einigen Experimenten mit Modellen aus Pappe – mit unseren Maschinen gefräst.» Die Frässpuren blieben dabei sichtbar. «So wird erkennbar», erklärt Kemper, «dass es sich um Bauteile aus dem 21. Jahrhundert handelt, die sich gut in ihre historische Umgebung einpassen». 

Gestaltung und Fertigung des Geländers. Bild: © Herzog & de Meuron

Die Grenzen des Machbaren

Dass digitale Technologien neue Gestaltungsmöglichkeiten bieten, zeigt sich an der Fassade der Erweiterung zum Barfüsserplatz. Auf den allersten Blick scheint sie eine blosse Kopie der Bestandfassade – was manche Kritiker veranlassen könnte, sie vorschnell als mutlos abzutun –, doch in Wahrheit handelt es sich eher um eine Neuinterpretation. Sie besteht aus einer isolierten Stahlbetonwand mit einer Holzverkleidung. Letztere ist ein Puzzle aus einer Vielzahl von Holzelementen. Diese wurden von Herzog & de Meuron 3D entworfen und anschliessend vom Holzbauer PM Mangold auf dieser Basis gefräst. «Früher wäre eine solche Konstruktion gar nicht oder nur mit immensem Aufwand möglich gewesen», erklärt Fries. «Es ist nicht das erste Mal, das uns Skripting die Gestaltung komplexer Fassaden ermöglicht, die mit traditionellen Methoden nicht realisierbar gewesen wären», fügt Riegas an. So wurde zum Beispiel die Hülle der Messe Basel, die aus mehr als 45000 Einzelteilen besteht, bereits 2011 mithilfe von digitalen Werkzeugen entwickelt. Waren die Baufirmen damals noch skeptisch, resümiert er, seien sie heute sehr offen für solche Lösungen. Die Entwicklung sei in den letzten zehn Jahren rasant verlaufen.

Aussenansicht der Stadtcasino-Erweiterung, Blick vom Barfüsserplatz. Bild: © Ruedi Walti

«Spannend wird es, wenn digitale Methoden mit ihrer hohen Präzision auf traditionelle Handwerkskunst, spezifische Materialeigenschaften und zuweilen grosse Toleranzen auf der Baustelle treffen», wirft Kemper ein. «Dieser Übergang ist eine Herausforderung!» Dazu zeigt er Bilder der geschwungenen Handläufe des Stadtcasinos. «In vielen historischen Bauten», erklärt er, «finden sich elegant geformte Handläufe, und man fragt sich, wie diese Komplexität mit traditionellen Werkzeugen gemeistert werden konnte. Sieht man genauer hin, zeigen sich freilich Brüche und kleine Anpassungen. Heute können wir geschwungene Handläufe mit perfekten Formen 3D-modellieren, doch auf der Baustelle müssen schliesslich alle Gewerke mit ihren respektiven Toleranzen zusammenkommen.» Und darum ist es trotz all der neuen Möglichkeiten wichtig, weiter Modelle zu bauen. Denn wo sich im physischen Modell Probleme zeigen, harzt es später auch auf der Baustelle.

 

Wie weiter?

Es ist absehbar, dass die Verzahnung von digitalen Werkzeugen und handwerklichen Techniken künftig viel enger wird. Riegas, Fries und Kemper jedenfalls sehen grosses Potenzial im sogenannten Augmented Manufacturing. Auch werden Algorithmen in Zukunft an Bedeutung gewinnen. «Bei der Arbeit an der National Library in Jerusalem haben sie uns bei der Formfindung sehr geholfen», sagt Riegas. «Es galt, eine Kurve zu definieren, die ein ganzes Bündel fixer Parameter erfüllt. Gewiss, das wäre irgendwie auch per Trial and Error gegangen, doch das hätte extrem viel Zeit in Anspruch genommen. Also haben wir das Plug-in Galapagos für Grasshopper beziehungsweise Rhinoceros 3D benutzt.» Und schliesslich wird auch die Bedeutung von 3D-Druckern wachsen: Im Modell und Prototypenbau ist die Technologie bereits seit Jahren fest etabliert, grössere und komplexere Bauteile auf den Baustellen werden folgen.

Allerdings: Bisher wird der technische Fortschritt an einer entscheidenden Stelle ausgebremst – den Schnittstellen. Die Verknüpfung verschiedener Programme sei noch immer häufig unbefriedigend, finden Riegas, Fries und Kemper. Nebenbei bemerkt liegt hier auch weiter ein grosses Hemmnis bei der Anwendung von BIM – auch wenn so mancher Softwarehersteller anderes behauptet.

Bleibt die Frage, was Architekt:innen künftig können müssen, um von den zahllosen neuen Technologien zu profitieren. «Abgänger mit Expertenwissen wären ja fein», meint Fries, «aber realistisch ist das nicht. Architekt:innen sollten Allrounder bleiben. Sie können nicht alles allein lösen. Sie brauchen den Überblick und ein grundlegendes Verständnis für die Potenziale von Technologien.»

Treppenhaus mit eigens für das Stadtcasino entwickeltem Parkett. Bild: © Ruedi Walti