Weisser Turm  (Tor Alva), Mulegns   (in Arbeit)

mit Benjamin Dillenburger / DBT ETHZ

Tor Alva („Weisser Turm“) ist ein 30 Meter hohes, 3D-gedrucktes Gebäude am Julier-Gebirgspass im abgelegenen Dorf Mulegns in der Schweiz. Der für die Fundaziun Origen entworfene Turm fin dem Passdorf Mulegns bietet Raum für Kunstinstallationen sowie für Musik- und Theateraufführungen. Mit seiner spektakulären Architektur und bahnbrechenden Technologie demonstriert der Turm die Möglichkeiten, die computergestütztes Design und digitale Fertigung den Bereichen Architektur und Bauwesen bieten. Dazu gehören nicht nur ökonomische und ökologische Vorteile, sondern sie ermöglichen auch eine ausdrucksvolle Architektur mit kühnem Formenreichtum.
 

Architektur, Kunst and Kultur

Der Weisse Turm dient als begehbare Installation, als intimer Konzertort und als Ort der Kulturvermittlung. Das zentrale Gestaltungselement des Turms besteht aus 32 verzweigten Säulen, die eine Abfolge abstrakter, stimmungsvoller Räume einschließen. Durch diese vertikale Enfilade gelangen die Besucher zum gewölbten Konzertsaal im obersten Stockwerk. Dieser hehoe und lichte Saal bietet Platz für 45 Besucher und bietet einen Panoramablick über das Julier-Tal. Die markante Formenvielfalt des Turms erinnert an die Handwerkskunst der Bündner Baumeister des Barock.
 

Forschung und Innovation: 3D Druck von Beton

Der Weisse Turm demonstriert die bahnbrechenden Möglichkeiten der Forschung aus computergestütztem Design, digitaler Fabrikation, Tragwerk und Materialwissenschaften, die herkömmliche Gebäude in den kommenden Jahren grundlegend verändern und das Bauen in Zukunft nachhaltiger gestalten können. Durch robotergestützte Betonextrusionsverfahren kann der Beton gezielt nur dort aufgetragen werden, wo er statischbenötigt wird, wodurch der Materialverbrauch massiv reduziert wird. Durch den Verzicht auf Schalungen ergeben sich neue Gestaltungsfreiheiten in Bezug auf ausdrucksstarke Formen, Oberflächendetails und die effiziente Herstellung von Unikaten. Unter Integration der Konzepte des zirkulären Bauens wird der Turm, der als fünfjährige Installation geplant ist, so konstruiert, dass er einfach demontiert und an einem anderen Standort wieder aufgebaut werden kann

Architektur, Kunst, und Kultur

Der Weisse Turm von Mulegns wird direkt auf dem historischen Kutschendepot errichtet. Das Gebäude ist als vertikale Enfilade mit sechs Etagen konzipiert. Diese abstrakten, atmosphärisch dichten Räume reichen von dunklen und geschlossenen Räumen unten bis hin zu hellen und luftigen Räumen oben. Jede Etage verfügt über ein eigenes Ornamentsystem und ermöglicht starke Raumerlebnisse. Ihre einzigartigen formalen Ausdrucksformen werden durch die Einheit des Materials zusammengehalten. Im Winter wird der Turm mit einer abnehmbaren Membran vor Wind und Schnee geschützt. In der Abenddämmerung erscheint der Weiße Turm mit seinen eigenwilligen Öffnungen wie eine Laterne und wird zum Leuchtturm entlang der alten Julier Pass-Straße.
 

Theatersaal

Der hohe und helle Theatersaal bietet einen Panoramablick über die beeindruckende Alpenlandschaft und das Dorf Mulegns. Dieser Saal bietet Platz für 45 Besucher, die unter der Turmkuppel kleine Veranstaltungen verfolgen können: Konzerte mit rätoromanischen Liedern, elektronischen Kompositionen, Autorenlesungen und zeitgenössischen Choreografien. Die Dachkonstruktion besteht aus einem zentralen, gewölbten Dach und acht filigranen Kuppelträgern.
 

Säulen als zentrales Gestaltungselement

Das zentrale Gestaltungselement des Turms besteht aus einer Serie von 32 verzweigten Säulen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt werden und die verschiedenen Ebenen des Gebäudes tragen und seine Fassade bilden. In den unteren Zonen schaffen schwere, gedrungene Säulen enge, imposante Räume. Steigt man die zentrale Wendeltreppe hinauf, wird der Raum spürbar heller und luftiger. Jede Säule ist zweifach verziert: mit einem horizontalen, durch das Betondruckverfahren abgeleiteten Materialornament und einer darüber liegenden spiralförmigen Textur, die die Höhe des Gebäudes betont. Die unterschiedlichen Säulengeometrien ermöglichen starke räumliche Erfahrungen und werden durch die Einheit ihres Materials zusammengehalten. Die hellen Materialien und die markanten Strukturen fördern das architektonische Spiel von Licht und Schatten. 

Forschung und Innovation: 3D Druck von Beton

Das Bauen der Zukunft steht vor großen Herausforderungen: Durch die Urbanisierung sieht sich die Menschheit weltweit mit einem wachsenden Bedarf an Gebäuden konfrontiert. Dadurch wird es immer wichtiger, nachhaltig und kostengünstig zu bauen. Antworten darauf lassen sich nur gemeinsam mit einer radikalen Digitalisierung der Architektur und der Bauwirtschaft finden. Roboterbasierte additive Fertigungstechniken wie der 3D-Druck sind in diesem Zusammenhang von großer Bedeutung. Der Weisse Turm von Mulegns wird mit 30m Höhe einschliesslich der Basis das höchste 3D-gedruckte Gebäude der Welt.
 

Automatische Integration von Bewehrung

Tor Alva wird aus Beton mithilfe eines 3D-Druckverfahrens hergestellt, das an der DBT-Gruppe der ETH Zürich entwickelt wurde. Bei diesem innovativen Herstellungsverfahren trägt ein Roboter durch eine Düse nacheinander dünne Schichten weichen Betons auf. Das Material ist weich genug, um zur Düse gepumpt zu werden und sich mit den vorherigen Schichten zu verbinden, härtet jedoch dank eines an der Düse beigemischten Zusatzmittels schnell genug aus, um die die folgenden Schichten zu stützen. Im Weissen Turm wird der gedruckte Beton erstmals vollständig strukturell eingesetzt und die notwendige Stahlbewehrung im robotergestützten Herstellungsprozess eingebracht – ein bedeutender Meilenstein in der Entwicklung des 3D-Drucks von Beton.
 

Effizienter Einsatz von Material

Durch den Einsatz von robotergestützten Betonextrusionsverfahren kann der Beton gezielt nur dort aufgetragen werden, wo er benötigt wird, wodurch der Materialverbrauch reduziert wird, ähnlich wie bei optimierten Strukturen, die wir aus der Natur kennen. Resultat dieser Überlegungen sind die dünnwandigen hohlen Säulen des Turms, die durch die Einsparung von Material eine Reduktion der CO2 -Emissionen bewirken.
 

Schalungsfreier Betonbau

Da im 3D-Druck der Beton nicht gegossen, sondern in extrudierten Bahnen von einem Roboter aufgetragen wird, ist im Gegensatz zum herkömmlichen Betonbau keine Schalung mehr erforderlich. Der Verzicht auf Schalungen eröffnet neue Gestaltungsfreiheiten hinsichtlich ausdrucksstarker Formen, Oberflächendetails und Hohlräumen. Es ermöglicht auch eine kosteneffiziente Produktion kundenspezifischer massgeschneiderten Bauteilen.
 

Modulare Vorfertigung

Im Sinne der Kreislaufwirtschaft ist der Rückbau bereits angedacht, damit der Weiße Turm an anderer Stelle wieder aufgebaut werden kann. Durch den modularen Aufbau ist ein einfacher Auf- und Abbau der einzelnen Bestandteile möglich. Die Elemente werden trocken, also ohne Klebemittel, über lösbare Schrauben verbunden. Die Vorspannungen in den Elementen ist eine weitere Strategie, das Material Beton effizient einzusetzen.
 

A. Anton / C. Lin / M. Yang
3D Druck Säulen, DBT Gruppe, ETHZ

Schauplatz: Das Bergdorf Mul­egns

Das Dorf Mulegns liegt hoch oben in den Schweizer Alpen am Julier-Pass. Historisch gesehen war Mulegns ein Zwischenstopp für Postkutschen zwischen der Zentralschweiz und dem Engadin und verband Zürich mit St. Moritz. Mulegns war ursprünglich ein armes Dorf, und viele seiner Bewohner wanderten in große Städte aus, um als Stucateure und Konditoren zu arbeiten. Die Erfolgreichen kehrten schließlich in ihre Heimat zurück und bauten in Mulegns prächtige Villen. Als sich der Tourismus zu entwickeln begann, florierte das Dorf weiter. Am Vorabend des Ersten Weltkriegs waren im Belle-Époque-Post-Hotel Löwe im Zentrum von Mulegns amerikanische Präsidenten, russische Adlige, prominente Wissenschaftler und Nobelpreisträger zu Gast.

Erneuerung

Heute ist das Dorf Mulegns vom Aussterben bedroht. Viele Gebäude stehen leer und die Bevölkerung ist auf 16 Einwohner geschrumpft. Die Nova Fundaziun Origene versucht, den großen kulturellen Baubestand des Dorfes zu retten und diesen historischen Ort wiederzubeleben. Die Weiße Villa, die heute unter Bundesschutz steht, wurde kürzlich durch einen spektakulären Umzug gerettet. Das historische Post Hotel Löwe wurde restauriert und empfängt wieder seine ersten Gäste. Das White Tower-Projekt wird als Leuchtturm und Zufluchtsort an der alten Passstraße die Geschichte dieses spektakulären Ortes weiterschreiben und neu interpretieren.

Point cloud: IGP Group, ETHZ
Weisser Turm im Bergdorf Mulegns, Graubünden

Projektstart und Zeitplan

Das Weisse Turm Projekt wurde von der Fundaziun Origen am 22. Juni 2021 in Mulegns, Schweiz, offiziell ins Leben gerufen. An der Eröffnungsfeier nahmen der Schweizer Bundespräsident Guy Parmelin sowie der Bündner Kantonspräsident Mario Cavigelli und der Gemeindepräsident von Surses, Leo Thomann, teil.

Der voraussichtliche Zeitplan für den Weißen Turm ist wie folgt:

2021 Planung, Finanzierung und Genehmigung des Turms
2022 Bau einer maßstabsgetreuen Demonstrator Etage
2023 Strukturprüfung der bewehrten Säulen
2024 Januar: Beginn der 3D-Fertigung
  Mai: Aufbau der Säulen Mulegns
  Juni: Eröffnung des Turms und erste Aufführungen
2029 Demontage des Turms  

Aktuelle Neuigkeiten

April 2024: Druck der 4. Ebene und Guss der Saülensockel, erste Arbeiten in Mulegns.

Februar 2024: Säulen der ersten Ebene fertiggestellt, der Druck von der zweiten Ebene beginnt.

Januar 2024: Beginn der 3D-gedruckten Fertigung des Turms an der ETH in Zürich.

Dezember 2023: Beleuchtungstests im untersten Stockwerk des Turms.

September 2023: Spannungs- und Verformungstests der endgültigen 3D-gedruckten Säulendesigns. Die Säulen sind hohl, mit Bewehrungsstäben verstärkt und vollständig strukturell – eine Weltneuheit.

März 2023: Entwicklung und Prüfung von Fassadensystemen mit ETFE und verschiedenen Membranen. In den warmen Sommermonaten kann die Fassade entfernt werden.

August 2022: Der vollständige Demonstrator der dritten Ebene des Turms wurde vor Ort in Mulegns montiert. Dieser Demonstrator testet den Montageprozess und Verbindungsdetails und ermöglicht Verglasungsversuche.


Struktur: Fünf Geschosse die aus 32 3D-gedruckten Säulen bestehen  
  Die Säulen sind bewehrt und voll strukturell eingesetzt  
  Insgesamt 184 3D-gedruckte Elemente  
Dimensionen: Höhe: 30.0m inklusive des bestehenden Sockels   
  Durchmesser: 7.0m to 9.0m  
Veranstaltungsraum: Kapazität: 45 Besucher  
  Gesamthöhe: 8.0m, durch eine Kuppel überdacht  
3D Druck: 2500 gedruckte Betonschichten  
  8mm Schichthöhe, 25mm Breite  
  Geschätzte Druckzeit: 900 Stunden  
Fassade: Entfernbare Kunststoff Membrane  
Bau: Mulegns, Schweiz; am Julier Pass  
  Eröffnung Juni 2024  
     
Weisser Turm - Components
  • Architektur
  • Prof. Dr. Benjamin Dillenburger (DBT)
  • Michael Hansmeyer
  • Tragwerk
  • Prof. Dr. Walter Kaufmann (CSBD)
  • Baustoffe
  • Prof. Dr. Robert Flatt (PCBM)
  • Team ETH Zurich
  • Dr. Ana Anton (Research Lead), Elena Skevaki, Che Wei Lin, Ming-Yang Wang,
  • Lena Kitani, Dr. Konrad Grasser (DBT); Dr. Jaime Mata Falcon,
  • Dr. Alexandro Giraldo Soto, Dr. Lukas Gebhard (CSBD); Dr. Timothy Wrangler,
  • Dr. Lex Reiter (PCBM).
  • Bauleitung
  • Dr. Giovanni Netzer, Nova Fundaziun Origen
  • Team Nova Fundaziun Origen
  • Anja Diener, Rebecca Suenderhauf, Phillip Bühler,
  • Torry Trautmann, Sandro Provino
  • Ingenieurbüro
  • Conzett Bronzini Partner AG - Structural Design,
  • Zindel United - General Contractor