booosting cbc 2015okt22 - 3d concrete printing - fabio gramazio

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Digital Materialityin Architecture

Materialization of the Digital

Data Material

• World map of robotic research in architecture, 2014

• Arch_Tec_Lab: Robotic Fabrication Laboratory

Gantenbein Vineyard Facade

Client: Martha und Daniel GantenbeinFabrication: Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich / Keller AGCollaborators: Tobias Bonwetsch (project lead), Michael Knauss, Michael Lyrenmann, Silvan Oesterle, Daniel Abraha, Stephan Achermann, Christoph Junk, Andri Lüscher, Martin TannSelected experts: Jürg Buchli (structural engineer), Dr. Nebosja Mojsilovic und Markus Baumann, IBK ETH Zürich (structural tests)Industry partner: Keller AG Ziegeleien

Non‐Standardised Brick Façade, Fläsch, 2006

Bearth & Deplazes with Gramazio Kohler Architects 

Structural Oscillations

In cooperation with: Reto Geiser (Curator)Client: Swiss Federal Office of CultureCollaborators: Michael Knauss (project lead), Dr. Ralph Bärtschi, Tobias Bonwetsch, Nadine Jerchau, Michael Lyrenmann, Gregor Bieri, Michael Bühler, Hannes Oswald, Lukas PauerModel making: Lukas Pauer, Hannes OswaldSponsors: Keller Ziegeleien AG, Kuka Switzerland AG, Sika Technology AG

Exhibition‐ and research project, Venice, 2008

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich

2012Keller Headquarters

Foam

Industry Partner: Cell Foam AG

Elective course, Zurich, 2007

Procedural Landscapes

In cooperation with: Prof. Christophe Girot (Chair of Landscape Architecture, ETH Zurich),                        Yael Girot (Atelier Girot)Collaborators: Michael Knauss (project lead), Axel VansteenkisteSelected experts: Prof. Dr. Robert J. Flatt and Heinz Richner (Institute for Building Materials, ETH Zurich)

Teaching project, Zurich, 2012

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich

Gramazio & KohlerArchitecture and Digital Fabrication

Gramazio & KohlerArchitecture and Digital Fabrication

Remote Material Deposition

In cooperation with: Sitterwerk Kunst und ProduktionCollaborators: Sebastian Ernst (project lead), Kathrin Dörfler, Luka PiskorecStudents: Ralph Benker, Bo Cheng, Roberto Naboni, Pascal Ruckstuhl, Ivana Stiperski, Simone Stünzi, Anna Szabo, Andreas Thoma, Martin Thoma, Alexander Walzer, James YeoSponsors: Festo AG, Hans und Wilma Stutz Stiftung, IKEA Foundation Switzerland

Research and teaching project, Zurich, 2014

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich

Jammed Architectural Structures

Programme: ETH Zurich Research GrantIn cooperation with: Prof. Dr. Hans J. Herrmann and Dr. Falk K. Wittel (Institute of Building Materials, ETH Zurich), Skylar Tibbits (Self‐Assembly Lab, Massachusetts Institute of Technology)Collaborators: Petrus Aejmelaeus‐Lindström (project lead), Andreas ThomaSponsor: Misapor AG

Research project, Zurich, 2015–

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich

Smart Dynamic Casting

Programme: ETH Zurich Research GrantIn cooperation with: Institute for Building Materials (Prof Dr. Robert J. Flatt (PI), Prof. Dr. Hans J. Herrmann), ETH Zurich and Department of Health Sciences and Technology (Prof. Dr. Peter Fischer), ETH ZurichCollaborators: Ena Lloret (project lead), Dr. Ralph Bärtschi, Thomas Cadalbert, Maryam Tayebani, Orkun Kasap, Beat Lüdi, Andreas Thoma

Research project, Zurich, 2012–2015

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich 

Too soft Too hard

Mesh Mould

Programme: Sika Technology AG research fundingCollaborators: Norman Hack (project lead), Willi Victor LauerSelected experts: Agile & Dexterous Robotics Lab, ETH Zurich Industry partner: Sika Technology AG 

Research project, Zurich, 2012–2016

Gramazio Kohler Research, Chair of Architecture and Digital Fabrication, ETH Zurich

Conventional Formwork and Reinforcement 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Cost Distribution in a Concrete Structure 

Source: Structure magazine, April 2007 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

53%Formwork

18%Reinforcement

29%Concrete

Mesh Mould: Reinforcement becomes Formwork 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Reference: Forma‐Tech Render Brick 

Source: http://www.formatech.com.au/ 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Spatial Robotic Extrusion of Meshes

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Polymers Polymers + Co–extruded Filament

Steel-Wire

Increasing Reinforcing Capacity 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Toolhead: First Generation 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Toolhead: First Generation 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Toolhead: Second Generation 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Extrusion Process 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Extrusion Process 

Self Compacting Concrete with fibres 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Concrete – Mesh Calibration 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Concrete – Mesh Calibration Mix C with

Fibers Slump flow 18

Mesh 12_9

Mix C without fibers

Slump flow 19Mesh 10_9

Mix C no FibersSump flow 19

Mesh 14_11Mix C no Fibers Slump flow 17

Mesh 8_8

Mix C with Fibers

Slump flow 22

Mesh 12_9

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Differentiation: Pattern Studies for Top‐wise Filling  

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Untreated front and troweled backside 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Concrete Samples

Filling Procedure: Shotcrete  

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

1:1 Prototype 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Mould Canoe 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Mould Canoe 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Mould Canoe: Carbon fibre reinforcement 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Mould Canoe: Construction Award at the 15th German Concrete Canoe Regatta  

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Bending and welding process 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Bending Welding Manipulator 

Metal Meshes: No.1, Undifferentiated 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Metal Meshes: No.2, Adapted to Stress Field 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Inclusion of Voids 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Inclusion of Voids

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Bending Tensile Strength: Sample V2 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Bending Tensile Strength: Sample V2  

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

Mesh Volume Fraction

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

Max fo

rce in kN

Mesh volume fraction in %  

v1

v2

v3

v4

v5

v6

v7

V8

Force Displacement Behaviour 

Gramazio Kohler Research ETH Zurich

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Load

 in kN

Displacement in mm

V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

V8

Flight Assembled Architecture

In cooperation with: Institute for Dynamic Systems and Control, ETH ZurichCollaborators: Andrea Kondziela (project lead installation), Marion Ott (project lead architectural project), Sarah Bridges, Tim Burton, Thomas Cadalbert, Dr. Ralph Bärtschi, Peter Heckeroth, Tanja Pereira, Dominik Weber, Dr. Jan WillmannSelected experts: Chair of Building Physics, ETH Zurich, Lüchinger + Meyer, Amstein + WalthertSponsors: Région Centre, Ministry of Culture and Communication, Pro Helvetia, Centre Culturel Suisse Paris, Platform, Vicon Motion Systems, ERCO GmbH, JET Schaumstoffe GmbH

Installation‐ and research project, FRAC Centre, Orléans, 2011–2012

Gramazio & Kohler and Raffaello D'Andrea in cooperation with ETH Zurich

• Archigram, Instant City, 1968 

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