Zur Erreichung der Pariser Klimaziele werden im Bausektor leistungsfähige sowie material- und energieoptimierte Konstruktionen benötigt. Der Einsatz klimagerechter Konstruktionen gründet auf fundiertem, spezifischem Basiswissen zu Materialeigenschaften und Konstruktionsprinzipien sowie der Ökobilanz der verwendeten Materialien.

Im Hochbau sind Geschossdecken die volumenaufwändigsten und CO₂-intensivsten Bauteile. Ihre Anforderungen bezüglich Tragfähigkeit, Brandschutz, Bauphysik und Haustechnik sind in der Vergangenheit kontinuierlich gestiegen, was zu zunehmend dickeren Betondecken (Verdoppelung der Deckenstärke innert 50 Jahre) geführt hat - mit hohem Anteil an grauer Energie und entsprechender CO₂-Emission bei der Produktion. Verstärkt durch bis anhin günstige Rohstoffpreise bei hohen Lohnkosten haben sich zeitsparende Lösungen gegenüber materialeffizienten durchgesetzt. Das Institut Konstruktives Entwerfen untersucht in der Forschung gebräuchliche und neue Deckenkonstruktionen hinsichtlich Nutzung, spezifischer Eigenschaften sowie Ökobilanz.

Die bisherige Betrachtung der Ökobilanz einzelner Materialien wird abgelöst durch die Bilanzierung gefügter Konstruktionen am Bauobjekt, um damit entscheidende Aspekte wie Materialkombinationen, Abhängigkeiten, sowie Herkunft von Materialien oder Transportwege mit einbeziehen zu können. Die vergleichende, quantitative sowie ökologische Betrachtung von Konstruktionsaufbauten unter Einbezug der notwendigen, spezifischen Eigenschaften ist neu und vermittelt dringend benötigtes Wissen. Die ganzheitliche Betrachtung von Baukonstruktion befähigt Architekturschaffende nachhaltige Konstruktionen zu entwerfen und damit ökologische Verantwortung bei der Gebäudekonzeption wahrzunehmen.

Teil von Forschung und Vermittlung ist die Ausstellung Werkstückhalle. Ausgewählte Deckenkonstruktionen aus der Praxis können anhand 1:1 grosser Mockups über den Schichtenaufbau detailliert nachvollzogen werden: Werkstückhalle.

Die stetig wachsende Dauerausstellung Werkstückhalle veranschaulicht die Drehscheibenfunktion des IKE: Prototypen zu Materialentwicklungen, Fügeprinzipien und spezielle  Anwendungen von Beton, Kunststein und Hybridkonstruktionen werden aus der Praxis gesammelt und zugänglich gemacht. Begleitet durch Fachgespräche fördern sie die forschende Experimentierfreude unter praktizierenden wie angehenden Architekten. Das Institut ist auch am schweizweiten, interdisziplinären Netzwerk Material-Archiv beteiligt: In anregenden Sammlungen und Ausstellungen wird Materialwissen physisch begreifbar und durch eine Online-Datenbank frei zugänglich.

Durch ein Stahlkammer-Hybrid-Bausystem soll der Stahlbau Zugang zum (kostengünstigen) Wohnungsbau erhalten – einem grossen Teil der Bauproduktion, an der er bisher im Schweizer Kontext kaum partizipiert. Im Rahmen eines von der ZHAW ausgelobten Studienauftrags zur angewandten Architekturforschung im Stahlbau (Case Study Steel House, 2017) ist durch Ressegatti Thalmann, Mario Rinke und die H. Wetter AG die Idee für ein kleinmassstäbliches Kammerbeton-Bausystem mit abgekanteten Stahlblechen entstanden, das sich für den Einsatz im kostengünstigen Wohnungsbau eignet. Durch das Bausystem können die Stärken des Stahlbaus – Montagegeschwindigkeit, Systemtrennung, Rezyklierbarkeit, Adaptionsfähigkeit – für den Wohnungsbau aktiviert werden. Gleichzeitig können konstruktive Herausforderungen, die den Einsatz von Stahl im Wohnungsbau bisher ausbremsten – wie z.B. der Brandschutz – bewältigt werden.

Durch die Zusammenarbeit von Unternehmer, Architektinnen, Bauingenieur und Hochschule kann ein Bausystem entwickelt werden, das sowohl ästhetischen, konstruktiven wie wirtschaftlichen Ansprüchen in hohem Masse gerecht wird. 

Eine zukunftsweisende Konstruktion für eine zirkuläre Bauwirtschaft, die im Rahmen eines Innosuisse-Forschungsprojektes mit dem Zentrum für Bautechnologie und Prozesse der ZHAW nun zur Marktreife gebracht werden soll.