Vorfertigung

Individualisierte Produkte und flexible Prozesse statt Massenware.

 
 

4.0

Industrie

 
 

Vorfertigung

Vorfertigung bietet Chancen, birgt aber eben auch Risiken. Gute und im besten Sinne nachhaltige Architektur ist mit ihr, aber natürlich auch ohne sie möglich.

 

Im Rahmen der allgemeinen Digitalisierung der Produktionsprozesse, Stichwort Industrie 4.0, ist auch die Vorfertigung im Baubereich wieder verstärkt in den Fokus gerückt. Immer öfter ist von Systembau und Modulbauweise die Rede sowie von industriellem oder auch seriellem Bauen. Insbesondere durch die aktuelle gesellschaftliche Diskussion über die Notwendigkeit zur kurzfristigen Schaffung von preiswertem Wohnraum werden der Vorfertigung viele Potentiale zugeschrieben. Vielleicht auch teilweise zu viele.

 

Für uns als Architekten liegen die Hauptvorteile in der deutlich besseren Bauqualität, die bei einer werksseitigen Produktion grundsätzlich möglich ist. Die Ausführung von Bauqualität auf der Baustelle hat sich durch die wachsende Abnahme echter Handwerker auf der Baustelle - nicht zuletzt befördert durch ein absurdes Vergaberecht - erheblich verschlechtert. Die richtigerweise verfolgte Reduktion der Energiebedarfe in Neubau und Bestand erfordert aber eine höhere Ausführungsqualität (z. B.: Wärmebrückenfreiheit, Luftdichtheit etc.). Auch die der Vorfertigung nachgesagte Verkürzung der Bauzeiten können wir aus eigener Anschauung und vielfältiger Projekterfahrungen eindeutig bestätigen. Dieser Vorteil verbleibt auch - die nötige Planungserfahrung vorausgesetzt - im gesamtem Projektablauf, trotz der aufwändigeren Planungsprozesse, erhalten.

 
 

Zur Bewahrung der notwendigen kulturellen und gestalterischen Vielfalt gilt es die sinnfällige Industrialisierung im Baubereich zu individualisieren. Hierin liegt die eigentliche Stärke der Digitalisierung, die durch hohe Anpassungsfähigkeit qualitäts- und kostenoptimierte Kleinstserien ermöglicht.

 
 
 

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Tage für 1.000 m2

 
 

Leichtbauweisen wie Holz- und Stahlbau weisen im Rahmen der Vorfertigung und der damit einhergehenden Transportthemen Vorteile auf. Aber natürlich sind auch schwere Bauweisen aus Stahlbeton möglich. Aufgrund der schlechteren CO2-Bilanz von Beton sollte dieser jedoch nur dort eingesetzt werden, wo seine Vorteile (z. B. Brandschutz, Speicherfähigkeit) auch tatsächlich notwendig sind. Neben der Frage der Baustoffauswahl sollte aber vor allem die spätere Rückbaubarkeit und Weiterverwendung von Bauteilen im Fokus stehen (hierzu auch das Stichwort: cradle to cradle). Durch die meist mechanischen und lösbaren Verbindungstechniken bieten vorgefertigte Bauweisen große Vorteile.

Über die Vorfertigung Kostenvorteile zu erzielen ist zwar möglich, aber keinesfalls gesichert. Insbesondere bei Betrachtung von Lebenszykluskosten darf bezweifelt werden, ob der Einsatz der aus der Industrie als Fertigprodukt angebotenen Modulbaulösungen wirtschaftlich vorteilhaft ist. Gerne wird in diesem Zusammenhang auf die mögliche Einsparung von Planungskosten verwiesen. Aber genau hier liegen eben auch die Risiken der Vorfertigung, wenn man sie mit der möglichst massenhaften Verwendung immer gleicher Module gleichsetzt. Die negativen Erfahrungen hierzu sind insbesondere im Wohnungsbau allgemein als "Plattenbau" bekannt.

Bei den anstehenden Bauaufgaben sowohl zur Modernisierung des Bestandes, der erforderlichen Nachverdichtung bestehender Gebäude sowie auch zusätzlich nicht auszuschließender notwendiger Neubauten kann daher nur die Planung mit individuellen Vorfertigungssystemen auf die Aufgabe angepasste und optimierte Lösungen bieten. Hier ist die zunehmende Digitalisierung der Bauprozesse hilfreich, um die Vorteile von Vorfertigung auch für Kleinstserien nutzbar zu machen. Die voranschreitende Verbreitung digitalisierter Planungsprozesse ermöglicht dabei, auch klein- und mittelständischen Betrieben und Planungsbüros individuelle und spezifische Lösungen anzubieten.

Im Bereich von Fassaden sind vorgefertigte Holztafelbauweisen gegenüber Massivbau meist im Vorteil. Sie ermöglichen die Einsparung von Kosten und Bauzeit bei gesteigerter Bauqualität.

Die richtigerweise in den vergangenen Jahren deutlich erhöhten Ansprüche an die Energieeffizienz von Gebäude führen zu einer geänderten Bewertung unterschiedlicher Bauweisen. Hoch energieeffiziente Gebäude sind weniger fehlertolerant. Baumängel in der Gebäudehülle können bei Ihnen nicht durch erhöhten Energieeinsatz ausgeglichen werden. Fragestellungen der Luftdichtheit und Wärmebrückenfreiheit werden zunehmend wichtiger.

Hier liegen die großen Vorteile vorgefertigter Fassadenkonstruktionen in Holztafelbauweise. Durch die Fertigung unter kontrollierten Werksbedingungen sind die notwendigen hohen Ausführungsqualitäten gut zu erreichen. Die Leichtbauweise ermöglicht geschosshohe Vorfertigungen bis zu 15m Länge. Damit können erhebliche Bauzeitverkürzungen erzielt werden.

Bei entsprechender, die Baumontage berücksichtigender Planungsoptimierung sind solche Elemente trotz der hohen Ausführungsqualität wirtschaftlich vorteilhaft. Durch die im Massivbau zur notwendigen Reduktion von Wärmebrücken verstärkt notwendige Fassadenunterkonstruktion aus Edelstahl erhöht sich der wirtschaftliche Vorteil. Darüber hinaus sind bei gleichen Dämmstandards dünnere Wandkonstruktionen möglich. Die nutzbare Fläche wird so zusätzlich optimiert.

Vor allem im Bereich der Bestandssanierung kann einen solche Vorfertigung von Fassadenelementen zu einer schnellen im laufenden Betrieb möglichen Gebäudesanierung beitragen. Dies konnten wir bereits 1998 beim Projekt Studentenwohnheim BURSE in Wuppertal unter Beweis stellen und dank Fördermitteln des Bundes umfassend untersuchen. In den darauffolgenden letzten 20 Jahren haben wir diese Bauweise in unterschiedlicher Ausprägung an einer Vielzahl von Projekten weiter konstruktiv und wirtschaftlich optimiert.

Im Gegensatz zur Vorfertigung ganzer Räume oder Wohnungen als Modulbau bietet die Vorfertigung auf Basis unterschiedlicher funktionaler Komponenten erhebliche Variations- und Flexibilisierungsmöglichkeiten.

Die Vorfertigung kompletter raumgroßer Module erhöht zwar einerseits die mögliche Vorfertigungstiefe, führt aber andererseits entweder zu Transportproblemen oder zu eingeschränkter Variabilität bei den zu errichtenden Raumgrößen. Auch die oftmals damit einhergehende Tragstruktur die an den Schottenbau angelehnt ist, führt oftmals zu größeren Aufwendungen für spätere Anpassungen.

Es scheint daher sinnfällig, die Vorfertigung auf kleinere aber technisch und baukonstruktiv besonders anspruchsvolle Komponenten zu fokussieren. Im Wohnungsbau sind dies vor allem die Naßbereiche. Hier kommen auf engstem Raum unterschiedliche Gewerke zusammen und müssen mit hoher Präzision vor allem im Abdichtungs- und Brandschutzbereich ausgeführt werden. Daher eignen sich Bäder auch aufgrund ihrer überschaubaren Raumgröße idealerweise für eine komplette Vorfertigung.

Wir nutzen solche Badzellen bereits seit über 20 Jahren sowohl in der Sanierung als auch im Neubau. Leichtbauweisen aus Stahl sind hier vor allem in der Sanierung aufgrund ihres geringeren Gewichtes von Vorteil. Nach unseren Erfahrungen ist ab einer Stückzahl von ca. 50 Exemplaren der Einsatz wirtschaftlich. Ab einer Stückzahl von 100 Exemplaren lassen sich neben der Qualitätssteigerung und Zeitersparnis auch wirtschaftliche Vorteile erzielen.

In der Ausführungsabstimmung gilt es aber vor allem die Schnittstellen zur Leitungsführung, den Brandschutz und mit besondere Sorgfalt auch den notwendigen Schallschutz abzustimmen. Hierüber verfügen wir über umfangreiche Projekterfahrung.

 

Projektbeispiele