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Digitalisierung:Besser bauen

Tallwood House, Universität von British Columbia, Vancouver

Zwei Stockwerke pro Woche: Das Tallwood House in Vancouver, ein 18-stöckiges Studentenwohnheim mit 404 Betten und einer Höhe von 53 Metern, wurde in Windeseile erbaut. Für die Konstruktion und die vorgefertigte Fassade aus Brettschicht- und Brettsperrholzteilen wurden nur 66 Tage benötigt. Das Gebäude, im Juli 2017 fertiggestellt, galt damals als höchstes Holzhaus der Welt.

(Foto: naturallywood)

Bei Innovationen hinkt die Baubranche anderen Industriezweigen weit hinterher. Dabei hilft das Internet der Dinge, Geld zu sparen und Nerven zu schonen. Langfristig könnten Bauherren ihr Traumhaus selber planen.

Die Sattelschlepper kamen mit Wänden und Decken, in denen bereits Rohre und Kabel installiert waren. Nur 15 Tage dauerte es, das komplette Hochhaus zu errichten: 30 Stockwerke hoch. Es ist eines der Prestigeprojekte des chinesischen Baukonzerns Broad Sustainable Building. Die Bestandteile des Gebäudes produzierte das Unternehmen in Fabriken vor und verlud sie nach einem ausgeklügelten Plan auf die Sattelschlepper. So kamen die einzelnen Module in der Reihenfolge auf der Baustelle an, in der sie verbaut werden sollten. Es ist ein Beispiel, wie eine industrialisierte Bauweise funktionieren kann.

Wenn sie es denn wollte. Während andere Branchen die Automatisierung ständig vorantreiben, Produktionsprozesse ins Internet der Dinge integrieren und Aufgaben an künstliche Intelligenzen übertragen, hinkt der Bau hinterher.

Der amerikanische Unternehmer und Ingenieur Perry Daneshgari hat den Bausektor mit anderen Branchen verglichen: "Während die Produktivität im produzierenden Gewerbe in den vergangenen hundert Jahren um 400 Prozent zugelegt hat, ist sie in der Bauindustrie bestenfalls gleich geblieben oder gar gesunken." Die Folgen: Autos sind in den vergangenen hundert Jahren gemessen am Pro-Kopf-Einkommen immer günstiger geworden. Sie kosten nur noch ein Viertel. Für ein Eigenheim zahlt man hingegen mittlerweile das Doppelte.

Dabei wäre technisch bereits vieles möglich. So berechnen beispielsweise in der Textilindustrie seit Jahrzehnten Computer ideale Schnittmuster, um den Verbrauch gering zu halten. Gleiches ginge auch auf dem Bau. So wäre es möglich, dass ein Computer für Fliesen ähnlich rechnet. Diese kämen dann zugeschnitten auf die Baustelle und müssten nur noch nach Vorlage verbaut werden. Stattdessen vermisst der Fliesenleger Fliese für Fliese, geht vor die Tür, schneidet sie zu, bringt sie zurück, baut sie ein. Ähnlich bei der Holzverschalung einer Außenwand. Ein Arbeiter misst und befestigt die Latten, einer sägt sie auf Zuruf zu und einer reicht sie an.

Die kleinen Handwerksbetriebe tun sich jedoch oft schwer, umzudenken. "Sie müssten das Internet der Dinge als Teil des Werkzeugkastens sehen", sagt Stephan Blank, Referatsleiter Digitalisierung im Handwerk des Zentralverbands des Deutschen Handwerks in Berlin.

Die Handwerksbetriebe bekommen immer mehr Konkurrenz aus der Industrie

Einige Unternehmen wie die Rhomberg-Gruppe im österreichischen Bregenz sind schon weiter und setzen gezielt auf moderne Technologien. So simulieren die Österreicher wichtige Punkte wie Tragwerk und Wärmeschutz bereits während der Planung in einem digitalen Zwilling. So heißt eine digitale Simulation eines Produkts. "Dieser ermöglicht es nicht nur, den Bauprozess virtuell zu optimieren, sondern bildet darüber hinaus die gesamten Kosten, Terminentwicklung, und natürlich auch den späteren Betrieb ab", erklärt Hubert Rhomberg, Chef der Rhomberg-Holding in Bregenz. Auch der Bauantrag könne bei den zuständigen Behörden in Form eines virtuellen Modells des Gebäudes eingereicht werden.

Noch bauen viele Architekten jedoch dreidimensionale Modelle. Ihr irischer Kollege Damien Murtagh hat eigens Bausätze mit Standard-Elementen entwickelt. Sein nächster Schritt soll es Architekten erlauben, Teile, die der Bausatz nicht vorhält, auf einem 3D-Drucker zu produzieren - auf Basis der am Computer gezeichneten Pläne. Murtagh hält es für möglich, mit diesen Daten künftig auch ganze Bauteile für Gebäude zu produzieren.

Dass es technisch möglich ist, bestätigt Frank Ackermann, Geschäftsführer bei der Georg Ackermann GmbH in Wiesenbronn: "Ich kann mit der gleichen CAD-Zeichnung ein Modell aus drei Millimeter dicker Pappe produzieren und erhalte gleichzeitig Schnittmuster für Grobspanplatten." Der Computer könne sogar die Reihenfolge der Montage vorgeben. Ackermanns Unternehmen ist Zulieferer für die Baubranche.

Voraussetzung wäre allerdings, dass Architekten anders planen. "Oft zeichnen sie nur für Präsentationen, sie müssen aber die Striche durchziehen, offene Linien begreift die Maschine nicht", weiß Ackermann. Das steigert zwar den Aufwand bei der Planung, gleichzeitig spart es aber Zeit beim Bau. Planer müssten dann mehr Geld erhalten, Handwerker weniger. Dafür müssten sie ja auch kein Aufmaß mehr nehmen. Ackermann vergleicht das mit der Automobilindustrie: "Da wird ja auch nicht das Maß für das Polster genommen, wenn die Autokarosserie schon fertig ist."

Auch der 3D-Druck bietet neue Möglichkeiten am Bau. In Spanien, China und Russland sind bereits Häuser aus dem Drucker entstanden, zumindest die Rohbauten. Aber die Drucker können immer mehr Materialien verarbeiten, weiß Blank: "Holz, Metall, Plastik, bald wird man einen beschädigten Dachziegel einfach passgenau vor Ort nachdrucken." Er erwartet eine Zeitersparnis von etwa 30 Prozent.

Gleichzeitig greifen die Drucker ein lang gehegtes Alleinstellungsmerkmal des Handwerks an. Denn im 3D-Druck können Einzelteile, die nur ein Mal benötigt werden, wirtschaftlich produziert werden. "Diese Individualität war immer ein Alleinstellungsmerkmal des Handwerks, die Digitalisierung ermöglicht es jetzt auch anderen Marktakteuren zum Beispiel aus der Industrie, individuelle Produkte in kleinen Stückzahlen wirtschaftlich zu fertigen", warnt er. Wenn die Handwerksbetriebe nicht aktiv werden, wird ihre Wertschöpfung immer kleiner werden.

Auch die Logistik kann durch die Einbindung ins Internet der Dinge deutlich Zeit sparen. Handwerker müssen in Zukunft nicht mehr die Baustelle verlassen, weil ihnen Material fehlt oder falsch geliefert wurde. "Im Internet der Dinge wird rechtzeitig erkannt, was fehlt und nachbestellt und in der Nacht wird der Transporter auf dem Firmengelände oder beim Mitarbeiter vor der Tür automatisch beladen ", wagt Joseph Dörmann, Experte für Baulogistik am Fraunhofer Institut für Materialfluss und Logistik in Dortmund, einen Blick in die Zukunft. Auf Großbaustellen könnten auch Roboter Schrauben und ähnliches liefern.

"Bäder für ein Hotel kommen als ganze Blöcke auf die Baustelle und werden nur noch eingesetzt."

Damit alles reibungslos abläuft, müssen sich auch Bauherren daran gewöhnen, dass sie während der Bauphase kaum noch Änderungen vornehmen können, wie das heute noch üblich ist. Viele dieser Änderungen sind allerdings nur nötig, weil nicht jeder die Pläne des Architekten visualisieren kann. Hier helfen Virtual- und Augmented-Reality (VR und AR). Tallwood House, ein neues Gebäude auf dem Gelände der Universität von British Columbia nahe Vancouver, ist so entstanden. "Der Einsatz von digitalen Technologien und 3D als universelle Sprache hat bei der Planung und dem Bau geholfen, die Bauzeit um rund 70 Prozent zu reduzieren ", sagt Klaus Löckel, Geschäftsführer bei Dassault Systèmes in Zentraleuropa. Das Unternehmen hat die VR-Technologie und ihre Vernetzung über alle Projektebenen entwickelt.

Blank kennt solche Programme: "Wenn sie das Gebäude virtuell begehen und Änderungswünsche, wie zum Beispiel Fenster und Wände zu verschieben, bereits während der Planung vornehmen, spart das in der Bauphase viel Zeit, Geld und Nerven." Die Software zeigt auch an, wie sich die Kosten ändern, und passt die Materiallisten automatisch an.

Eigentlich ist es wie in einem Computerspiel. Und das heißt, langfristig könnten Bauherren auch selber planen. Sie erstellen am Computer ein erstes Modell ihres Hauses. Die künstliche Intelligenz ergänzt Punkte wie Versorgungsleitungen und Wandstärken. Sie könnte sogar die Statik berechnen, erwarten Computerexperten. Der Bedarf an Architekten könnte dann zurückgehen.

Auf manchen Großbaustellen seien heute schon industrielle Methoden üblich, ergänzt Rasso Steinmann, Professor für Bauinformatik an der Hochschule in München: "Dort wird heute schon modular gebaut, Bäder für ein Hotel kommen dann als ganze Blöcke auf die Baustelle und werden nur noch eingesetzt."

Viele kleine Handwerker investieren aber bislang nicht in die erforderliche IT, große Konzerne hingegen schon, hat Ackermann beobachtet: "Die Möglichkeiten der neuen Technologien machen für die großen Player auch den individuellen Bau von Einfamilienhäusern interessant."

Das könnte das Handwerk unter Druck setzen. Steinmann sieht auch außerhalb der Branche Interesse am Sektor: "Es besteht die Gefahr, dass Firmen aus anderen Ecken mit anderen Ideen und Ansätzen kommen." Damit spielt er unter anderem auf die Internetfirmen Facebook und Google an, die angekündigt haben, in den Wohnungsbau einzusteigen.

© SZ vom 25.05.2018
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