Vorfertigung Modularer Bauteile

Noch immer erschweren Faktoren wie eine schlechte Witterung unnötig das Vorankommen vieler Baustellen in Deutschland. Dabei ließen sich viele Gebäudeelemente längst in der Halle und in Serie vorfertigen. Wer auf ein solches sogenanntes modulares vorgefertigtes Bauen setzt, kann nicht nur bei der Planung, Produktion und Montage erhebliche Zeit- und Kostenvorteile realisieren. Bessere Arbeitsbedingungen für Fachkräfte und mehr Umweltfreundlichkeit sind ebenso möglich. Im Bereich der technischen Gebäudeausrüstung, kurz TGA, sind modulare Lösungen bislang allerdings rar. Ändern wollen das die Drees & Sommer SE und die Adolf Würth GmbH & Co. KG mit Sitz in Künzelsau: Gemeinsam haben beide Unternehmen ein neues, innovatives TGA- Modul entworfen. Eingesetzt in dieser Art und Dimension wurde es erstmalig beim Drees & Sommer-Büroneubau für den Eigenbedarf an den Oberen Waldplätzen am Firmenhauptsitz in Stuttgart.

Gewerke verschmelzen künftig miteinander

Zwei Prototypen des TGA-Moduls hat Drees & Sommer gemeinsam mit der Firma Würth, dem Weltmarktführer für Befestigungs- und Montagetechnik, entwickelt. Sie beinhalten Elemente der technischen Gebäudeausrüstung, wozu beispielsweise Heizungs-, Klima- und Elektrotechnik zählen. Die finalen Module wurden in der werkseigenen Montagehalle vorgefertigt und anschließend auf die OWP12-Baustelle geliefert und montiert. Seitens Drees & Sommer begleitete Johannes Wiesinger, Senior-Projektpartner und TGA-Experte, die Konstruktion: „Einzelne Gewerke sollten wir bei Bauprojekten nicht mehr getrennt denken, denn sie werden künftig zunehmend miteinander verschmelzen.“

Zukunftsvision: BIM-Modell sendet Herstellungsdaten direkt an den 3D-Drucker

Für solche komprimiert ausgestatteten Fertigteile der technischen Gebäudeausstattung ist es ein Muss, mit einer digitalen Planungsmethode wie Building Information Modeling, kurz BIM, zu arbeiten. „Unsere TGA-Module mit allen zugehörigen Daten und Informationen zu Abmessungen, Material oder technischen Eigenschaften fügen sich problemlos in die BIM-Modelle ein. In die Zukunft gedacht, werden diese Daten aus dem Modell dann direkt an Maschinen oder 3-D-Drucker für die Produktion von standardisierten Serienelementen übermittelt“, erklärt Johannes Wiesinger. Für Holger Schade, Leiter Technik des Baustellen-Projekt-Managements der Adolf Würth GmbH & Co. KG, bieten die TGA-Module zudem klare Vorteile bei der Installation vor Ort: „Unsere Module lassen sich einfach und schnell auf die Baustelle transportieren und montieren. Die Montage vor Ort inklusive des Einbringens des Moduls beträgt unter 30 Minuten. Das dauert in herkömmlicher Bauweise etwa zwölf Stunden.“ Auch auf ein ansprechendes Design habe man den Experten von Würth und Drees & Sommer zufolge großen Wert gelegt, um dem Trend der sichtbaren Technik auch hier Rechnung zu tragen.

Entlastungsfunktion für Fachkräfte am Bau

Nicht zu vernachlässigen sei laut Drees & Sommer-Ingenieur Wiesinger außerdem, dass sich mit der Verlagerung eines Großteils der Bauelemente ins Werk auch die Suche nach Fachkräften einfacher darstelle. Bislang müssen Arbeiter bei Schnee, Regen oder Hitze kleinteilig die einzelnen TGA-Elemente vor Ort montieren. Je mehr Arbeitsschritte aber bereits vorab in der Halle ausgeführt werden, desto einfacher wird die Arbeit für die Monteure auf den Baustellen. Zudem steigert die Vorfertigung die Qualität der Baugruppen, da die einzelnen Module millimetergenau produziert werden können. Für die Monteure bringt dies alles eine erhebliche Entlastungsfunktion mit sich. Das Berufsbild wandle sich von „Wander-“ hin zu „Montagemitarbeitern“, so Wiesinger weiter.

Zerlegbarer Rohstoff- und Bauteilspeicher

Auch an einen umweltfreundlichen Rückbau haben die Experten von Würth und Drees & Sommer gedacht. „Durch das BIM-Modell wissen wir genau, welche Module mit welchen Stoffen wir an welchen Stellen im Gebäude verbaut haben. Dieses digitale Gedächtnis ist damit auch Grundvoraussetzung für mehr Nachhaltigkeit. Auch Leasing-Geschäftsmodelle sind denkbar. Am Ende der Vertragslaufzeit oder der Nutzungszeit des Gebäudes können die Module wieder entnommen werden. Entweder lassen sie sich dann direkt in das nächste Bürogebäude verbauen, oder aber sie dienen als eine Art „Rohstofflager" der Einzelteile. Sicher ist: „Auf dem Müll landet hier nichts“, erläutert Wiesinger. Das Prinzip der zirkulären Wertschöpfung basiert auf dem Cradle to Cradle^®-Designkonzept, welches nach der Idee des deutschen Wissenschaftlers Professor Dr. Michael Braungart zusammen mit dem US-Architekten William McDonough entwickelt wurde. Es zielt darauf ab, Produkte in immer wiederkehrenden Kreisläufen „Von der Wiege zur Wiege" zur erschaffen. Dabei werden biologische und technische Kreisläufe unterschieden, in denen Inhaltsstoffe aus den Produkten wieder an die Umwelt zurückgegeben werden bzw. ein Stoffstrommanagement ermöglicht wird.

Just-in-time, Just-in-place

Um dies garantieren zu können, ist eine ausreichende Vorlaufzeit für die genaue Planung besonders wichtig. Zuerst muss der Wiederholungsfaktor geprüft werden, denn nur so ist eine Serien-Modulfertigung möglich. Mit einem Lehrmodell lassen sich alle wichtigen Faktoren des Modules überprüfen und die Serienvorfertigung kann beginnen. Neben der Montagefreundlichkeit auf der Baustelle sind die Abmessungen des Moduls von großer Bedeutung. Das Modul sollte so gewählt werden, dass es noch händelbar und für den Transport geeignet ist. Mit einem zusätzlichen Transportgestell lassen sich bestückte Module schützen.

Dies alles wurde von Würth in der Produktionsstätte in Weinsberg erprobt, bevor die Bestückung der leeren Gestelle stattfinden konnte. Diese erfolgte anschließend durch einen Nachunternehmer. Durch diesen genauen Prozess war schlussendlich eine punktgenaue Lieferung auf der Baustelle möglich.

Fertige Module nach Einbau im OWP12