Baubranche auf dem Automatisierungstrip
Durch serielles und modulares Bauen können Wohnungen in großen Stückzahlen industriell produziert werden – der Wohnungsbau hat von der Automobilindustrie gelernt.
Foto: panthermedia.net/AndreyPopov
Dass die Begrifflichkeiten bei systematisierten Bauweisen schwierig abzugrenzen sind, weiß Günter Jösch aus seiner Arbeit als Geschäftsführer beim Bundesverband Bausysteme und Fachbeirat Gebäudetechnik des VDI. „Das Serielle sehe ich, wenn man Bauteile oder ganze Gebäude häufig und jeweils annähernd gleich errichtet“, sagt der Bauingenieur. Das modulare Bauen, bei dem nicht nur Wände und Decken, sondern ganze Raummodule in der Werkhalle produziert werden, bietet einen sehr hohen industriellen Vorfertigungsgrad von bis zu 90 %. Die große Nachfrage nach bezahlbarem Wohnraum macht diese Konzepte wieder attraktiv.
Potenzial für Nachverdichtung
Einsatzgebiet: Dem Problem des knappen Baulands in Städten kann zum Teil durch Nachverdichtung begegnet werden. Damit sind verschiedene Maßnahmen gemeint. Angefangen bei Aufstockung, bei der ein zusätzliches Geschoss auf bestehende Häuser gesetzt wird, über das Schließen von Baulücken und den Anbau an Gebäude bis zur Vervollständigung von offener zu geschlossener (Blockrand-)Bebauung. Durch die deutlich kürzeren Baustellenzeiten eignen sich serieller und mehr noch modularer Wohnungsbau für diese Einsatzgebiete.
Bei Nachverdichtung baut man häufig auf engem Raum und die Bebauung soll die Mieter bestehender Gebäudeteile möglichst wenig beeinträchtigen.
Natürlich hat auch Nachverdichtung Grenzen, etwa durch die Kapazität der im Boden verlegten Kanalnetze. Man muss sich also, während man die Baulücken schließt, nachhaltigere Konzepte überlegen, um dem jetzigen Städtewachstum entgegenzuwirken.kur
Seit Städtebauer in den 1970er-Jahren mit Plattenbauten und Großwohnsiedlungen monotone Architekturwüsten schufen, hat sich viel getan. „Die Gebäude sind heute ausgereift und von hoher Qualität“, sagt Jösch. Themen wie Dichtheit, Wärme- und Schallschutz sowie Brandschutz könnten die Hersteller über die nötigen Anforderungen hinaus umsetzen.
Während alle deutschen Unternehmen aus diesem Bereich das Ziel eint, Wohnungen schnell und kostengünstig bauen zu können, erarbeiten sie sich dieses Thema auf sehr unterschiedlichen Wegen. Ein Wettbewerb des Bundesverbands deutscher Wohnungs- und Immobilienunternehmen (GdW), der Bundesarchitektenkammer und der Deutschen Bauindustrie zeigte das Mitte dieses Jahres (s. VDI nachrichten 23/2018).
Bei Max Bögl beispielsweise ist die Automatisierung vergleichsweise hoch. Während andere mit traditionellem Handwerk in einer Halle fertigen, steht in der Oberpfalz seit letztem Jahr eine durchgetaktete Halbfertigungsstraße zur Herstellung von Raummodulen aus Beton. Auch dort werden noch einige Arbeiten manuell erledigt. Vollständig automatisiert ist im Moment noch keine Wohnraumfertigung.
„Die Bewehrung legen wir händisch ein. Auch Fenstereinbau, Malerarbeiten und der Bodenaufbau werden manuell nach einem vorgegebenen Taktplan ausgeführt“, sagt Markus Richthammer, der als Vorstand bei Max Bögl den Modulbau verantwortet. Trotzdem geht das Bauen auf diese Weise schnell, denn der Vorfertigungsgrad beträgt bis zu 80 %. Ein Pilotprojekt mit 20 Wohneinheiten, das normalerweise in etwa einem Jahr gebaut würde, errichteten die Oberpfälzer Anfang des Jahres von der Gründung bis zur Schlüsselübergabe innerhalb von drei Monaten (s. VDI nachrichten 9/2018).
Das Produktionssystem von Max Bögl weist Ähnlichkeiten mit dem eines Automobilherstellers auf: durchgetaktete, aufeinanderfolgende Prozessschritte – von der Rohbau- bis zur Montage- und Ausbaulinie. Es gibt einen Teile-Supermarkt mit Kommissionierung und Auslieferung im Routenzug. Für Richthammer ist das nichts Neues. Er hat jahrelang bei BMW gearbeitet und kennt sich mit industrieller Fertigung aus. Roboter allerdings, wie sie bei seinem alten Arbeitgeber zum Karosserieschweißen eingesetzt werden, sucht man hier vergeblich – zumindest im Moment noch. „Bei der Nasszelle könnten wir uns vorstellen mehr zu automatisieren und künftig zum Beispiel auch Roboter einzusetzen“, sagt Richthammer. So könnten etwa Badfliesen bereits automatisiert in der Fabrik verlegt werden.
Züblin fertigt keine Raummodule, sondern Elemente in Holz-Verbundbauweise. Stahlbetonstützen und Unterzüge bilden das Skelett, in das Wände, Decken und Balkone integriert werden. Die Herstellung der Holzfertigteile erfolgt in voll automatischen Bearbeitungszentren. Dort werden Trockenbaustoffe wie Gipsfaserplatten oder ein Trockenestrich für die jeweiligen Räume vorkonfektioniert.
Laut Michael Stiegeler, der bei Züblin das serielle Bauen verantwortet, soll ein Haus mit 24 Wohnungen innerhalb von sechs Monaten schlüsselfertig sein. Die Skelettkonstruktion soll im Nachhinein eine Umnutzung – etwa zum Bürogebäude – erleichtern. Sobald die Struktur steht, werden vorgefertigte Bäder eingebaut. Die Fenster und Absturzsicherungen in der Fassade sind bereits werksseitig montiert und die Wände beinhalten die Elektrik, die nur noch zusammengesteckt werden muss. Hier zeigt sich, dass auch die Zulieferer spezielle Lösungen für diese Bauweisen entwickeln, z. B. vorkonfektionierte, zusammensteckbare Kabelstränge.
„Viele Hersteller haben sich Gedanken gemacht, wie sie einen Teil in dieser Bauproduktion abgreifen können“, sagt Stiegeler. Dem stimmt Hermann Stegink zu. Der Geschäftsführer des Modulbauherstellers Solidbox hat seine Zulieferer bereits eng in die Produktion mit eingebunden. „Die Arbeit wird bei uns im Werk händisch vorbereitet, aber die Anlieferung erfolgt industriell. Wir bestellen Dämmplatten zum Beispiel exakt auf Maß.“
Effizient bei Solidbox ist laut Stegink nicht die einzelne Wand, sondern das System. „Wir machen das ähnlich wie Audi und bauen die Logistik so auf, dass unterschiedliche Module hintereinander produziert werden können“, sagt er. Während Max Bögl bisher nur zwei feste Modulgrößen fertigt, aus denen alle Gebäude aufgebaut werden, passt man bei Solidbox die Größe der Module an den Grundriss an. Der Vorfertigungsgrad liegt hier bei bis zu 90 %. Neben Sanitäreinrichtungen, der Elektro- und Heizungstechnik werden sogar Lampen, Schalter, Innentüren und die Tapeten im Werk angebracht. Auf diese Weise sollen 20 Wohnungen innerhalb von vier Wochen nach abgeschlossenen Gründungsarbeiten bezugsfertig sein.
Ein weiterer Clou des Systems: „Es ist jederzeit möglich, einzelne Module zu entfernen und an einem anderen Ort neu aufzustellen“, sagt Stegink. Ein Forschungszentrum für Pflege werde z. B. in Den Haag nach acht Jahren demontiert und an anderer Stelle wieder komplett aufgebaut. Zugleich könnten schnell einzelne Geschosse aufgestockt oder abgebaut werden.
Generell hängt die Anzahl der Geschosse, die gebaut werden können, vom Material ab. „Mit Stahlbeton kann man über sieben Geschosse abbilden, mit Stahlmodulen bis zu sieben“, sagt Thomas Zahlmann, Leiter Neubau bei der Wohnungsbaugesellschaft Vonovia. Technisch seien höhere Gebäude möglich, aber die für die Statik notwendigen Abmessungen seien dann so groß, dass es unwirtschaftlich werde. „Holzmodule sind bis zu vier Geschossen wirtschaftlich“, erklärt Zahlmann. Die Geschosshöhe werde so gewählt, dass die Gebäude sich in die gewachsene Umgebung einfügen und so viele Wohnquadratmeter wie möglich geschaffen werden.
Neben der Wirtschaftlichkeit gibt es auch regulatorische Beschränkungen: „Limitierend bei der Höhe sind im Moment die strikteren Richtlinien ab der Hochhausgrenze“, sagt Technikchef Richthammer. Liegt ein Fußboden über 22 m hoch, gelten strengere Brandschutzbestimmungen, etwa zwei abgetrennte Fluchttreppenhäuser.
„Die bauordnungsrechtlichen Anforderungen wie Energieeinsparverordnung, Brandschutz und Barrierefreiheit sind im europäischen Vergleich sehr hoch“, sagt Mathias Duft, Geschäftsführer bei Goldbeck Ost. Die Firma setzt wie Züblin auf elementierten Bau, allerdings tragen in diesem System die massiven Querwände.
„Wenn man politisch in kurzer Zeit viele Wohnungen bauen will, dürfen die Anforderungen nicht jedes Jahr steigen“, ist Duft überzeugt. Hersteller in Holland, die den Modulbau ebenfalls vorantrieben, hätten es da leichter. Auch in skandinavischen Ländern wird der Modulbau gerne eingesetzt. Da die Sommer relativ kurz sind, nutzt man die langen Winter, um Module vorzufertigen und die Häuser auf der Baustelle schnell hochzuziehen.
In Japan ist modulares Bauen schon länger eine beliebte Bauweise. Dort ist es für die Unternehmen schon seit Jahrzehnten schwer, Arbeiter für die Baustelle zu finden. Die Fabrikarbeit mit Maschinen ist als Arbeitsplatz attraktiver. Auch in Deutschland hat die Branche Nachwuchssorgen, da Baustellenarbeit den Ruf hat, dreckig zu sein und den Körper zu verschleißen. Günter Jösch sieht darum in automatisierten Bauweisen die Zukunft: „Das langfristige Ziel ist es, ähnlich wie in der Automobilindustrie mit Robotern zu produzieren. Das würde auch beim Fachkräftemangel helfen.“
Das gilt zumindest für die Produktionshallen. „Im Moment sieht es so aus, als wenn eine vollständige Automatisierung auf dem Bau keinen Sinn ergeben würde“, sagt Arnd Rose aus dem Referat für Forschung im Bauwesen des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung in Bonn. Auf der Baustelle sei es effektiver, den denkenden Menschen durch Roboter zu unterstützen. Monotone, sich häufig wiederholende Tätigkeiten dagegen könnten in Zukunft gerne von leistungsfähigen Maschinen übernommen werden. Ähnliches gilt für die Planung. Computer können zwar die Raumverteilung nach bestimmten Parametern optimieren, aber Bauen sei schon immer sehr stark menschlich geprägt. „Der Bauherr möchte gerne mitgestalten“, so Rose.
Beim Thema Building Information Modeling, kurz BIM, das die gesamte Baubranche bewegt, sehen sich Unternehmen des seriellen und des Modulbaus an der Spitze. Bei diesem Planungskonzept arbeiten alle Gewerke an einem gemeinsamen Datenmodell zusammen. Die Planung wird komplett abgeschlossen, bevor gebaut wird. Letzteres ist für eine serielle Produktionsplanung von Bauelementen und Modulen unabdingbar und wird deshalb von den Unternehmen seit jeher so gehandhabt. Bei Modulbauern arbeiten in der Regel auch Architekten und Statiker, da die Module als Produkt verkauft werden und alle baurechtlichen Anforderungen erfüllen müssen.
Nicht verwunderlich also, dass die Datendurchgängigkeit in der Produktion häufig schon weit gediehen ist. Von den exakten digitalen Daten profitieren auch die Betreiber. „Bei der Unterhaltung des Gebäudes, bei Instandhaltung und Modernisierungsmaßnahmen weiß man, dass die Gebäude exakt so aussehen wie auf den Plänen gezeichnet“, sagt Günter Jösch. „Im konventionellen Bau stellt sich die Frage, ob tatsächlich alles so umgesetzt wurde, wie es geplant war“, fügt Markus Richthammer hinzu. Bei Max Bögl sind genaue Daten schon für die Produktion notwendig. Mitarbeiter erhalten digitale Daten, damit sie genau wissen, wo jede Elektrosteckdose sitzt.
„Aufholbedarf haben wir bei den Daten, die zur Zulieferindustrie gehen“, sagt Richthammer. Badewannen müssten beispielsweise von Hand nachmodelliert werden, während in der Autoindustrie von der Karosse bis zum Achsträger mit Catia überall das gleiche System verwendet werde. „Davon ist man in der Bauindustrie noch weit weg“, räumt der Ingenieur ein.
Auch bei dem Thema Genehmigungen gibt es Nachholbedarf. Die schwankende Terminverlässlichkeit bringt hier die Hersteller aus dem Fertigungstakt. Bei jedem Gebäude müssten individuelle Brandschutzkonzepte und Statiken vorgelegt werden, sagt Verbandsmann Jösch. „Hier bräuchte man eine VDI-Richtlinie, damit die Zulassung von bestimmten Merkmalen schneller gehen kann“, fordert Verbandsmann Günter Jösch. Gesagt – getan. Die Arbeit an der noch namenlosen Richtlinie soll bereits am 4. Dezember dieses Jahres beginnen.
