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Welchen Beitrag können Vorfertigungsstrategien und serielle Bauweisen im Hinblick auf die Entwicklung eines nachhaltigeren Wohnungsbaus leisten? Damit befasst sich eine Studie der TU Dortmund.
Die Juniorprofessur für Ressourceneffizientes Bauen der Fakultät für Architektur und Bauingenieur-wesen an der TU Dortmund steht für zukunftsweisende, nachhaltige Lösungsansätze und innovative Weiterentwicklungen in Architektur und Bauwesen. Schwerpunkt der Tätigkeiten und Lehrinhalte bildet ein Dreiklang, der die Schaffung von Grundlagenwissen, Forschung und Transfer in und aus der Praxis verknüpft und einen ganzheitlichen nachhaltigen Planungsansatz verfolgt.
QUARTIER Fachmagazin für urbanen Wohnungsbau
Auf dieser Grundlage und ausgehend von den fortwährenden und drängenden Debatten über Strategien für einen bedarfsgerechten und bezahlbaren Wohnungsbau befasst sich die im folgenden vorgestellte Studie damit, welchen Beitrag Vorfertigungsstrategien und serielle Bauweisen im Hinblick auf die Entwicklung eines nachhaltigeren Wohnungsbaus leisten können.
Das Programm der Forschungsinitiative Zukunft Bau, eine im Bundesministerium für Bau, Stadt- und Raumplanung (BBSR) angesiedelte Fördermaßnahme, unterstützte die Untersuchungen. Bestehende Bausysteme, ihre Produktionsmethoden und Qualitäten sollten untersucht werden, um Perspektiven, Entwicklungen und Potentiale aufzuzeigen, die dem vorgefertigten, kostengünstigen Wohnungsbau innewohnen.
In Kooperation mit DGJ Architektur, der IBA Thüringen und einschlägigen Unternehmen aus dem Bereich des vorgefertigten Bauens – ALHO Systembau GmbH, Max Bögl Bauservice GmbH & Co. KG, ZÜBLIN Timber GmbH, Sisco Oyj und Kaufmann Bausysteme GmbH – wurde von September 2017 bis April 2019 eine Grundlage und Ergebnisbewertung für die Untersuchungen geschaffen.
Quartier 2021-2 Web_Seiten 6 und 7QUARTIER, das Fachmagazin für urbanen Wohnungsbau, informiert über kostensensibles und qualitätsvolles Bauen sowie Maßnahmen und Konzepte für zukunftsweisenden Städtebau und die Quartiersentwicklung.
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Optimierungspotentiale durch Vorfertigung und Automatisierung
Die Produktivität der Baubranche stagniert gegenüber den anderen Industrien seit über 25 Jahren. Im Vergleich zum produzierenden Gewerbe, wie z.B. dem Automobilbau, werden im Bauwesen technische Entwicklungen nicht in gleichem Maße umgesetzt. Der Anteil serieller (Massen-) Fertigungsmethoden über den gesamten Produktionsprozess ist relativ gering, da Gebäude und Bauteile noch vorwiegend manuell und handwerklich hergestellt werden. Eine durchgehende Digitalisierung und Automatisierung ist fast nicht vorhanden, weiterhin werden die Gewerke selten in den Prozess integriert. Dies führt zu hohen Kosten und Fehlerquoten in der Produktion und auf der Baustelle. In Folge steigen Preise im Baugewerbe und letztendlich auch die Wohnkosten sowohl bei Eigentum als auch im Mietsegment.
Die Analyse der Entwicklung der Baukosten zeigt, dass die eigentlichen Baukosten für das Gebäude (KG 300) nicht mehr angestiegen sind, als die allgemeine Preissteigerung. Die Technik-Gewerke (KG 400) verzeichnen einen deutlicheren Preisanstieg. Das auffälligste Ergebnis ist, dass vor allem die Baunebenkosten für Planung und Projektentwicklung deutlich gestiegen sind. Gerade dieser Teil der Projektkosten ließe sich durch eine Ausweitung der Standardisierung und einem höheren Grad der Vorfertigung reduzieren.
Diesen Defiziten steht ein enormer Bedarf an bezahlbarem Wohnraum gegenüber, der derzeit nicht gedeckt wird [1]. Vorfertigung hat ein hohes Potential im Hinblick auf die Senkung der Produktionskosten und die Steigerung der Qualität. Es gibt gute Ansätze für vorgefertigten und seriellen Wohnungsbau. Das Wissen und der aktuelle Stand der Technik ist jedoch wissenschaftlich nicht aufbereitet, allgemein bekannt oder in der Fachliteratur abgebildet.
In der Forschungsstudie wurde eine Methode entwickelt, Produktionsprozesse dahingehend zu untersuchen, Optimierungspotentiale aufzuzeigen und diese im Hinblick auf einen höheren Vorfertigungsgrad, größere Standardisierung und Automatisierung zu prüfen. In einzelnen Bauprojekten und für Teile der Produktion ist Wissen über Vorfertigung und Automation vorhanden. Auch Vergleiche mit anderen Industrien, die in ähnlichen Maßstäben arbeiten, können zur Verbesserung der Produktionsmethoden herangezogen werden. Dabei werden baukonstruktive und gebäudekundliche Aspekte sowie betriebswirtschaftliche Fragen wie Investitionen, Produktionskosten, Personaleinsatz, Produktionszeiten und Logistik betrachtet.
Methodische Untersuchung
Durch die Zusammenarbeit mit einschlägigen Herstellern aus dem Bereich des vorgefertigten Wohnungsbaus konnte ein aktueller Status Quo für den Bereich industrieller und serieller Bauweisen beschrieben werden. Die Unternehmen stehen dabei repräsentativ für verschiedene Konstruktionstypologien und den Einsatz unterschiedlicher Materialien.
Einstieg in die Untersuchungen bildeten Besuche der Fertigungsstandorte der verschiedenen Unternehmen, die insgesamt eine sehr produktionsorientierte Anlagenstruktur aufwiesen. Neben der Besichtigung von Produktionsstätten und Fertigungsanlagen wurden im Rahmen der Analyse auch Baustellenstandorte repräsentativer Best-Practice-Projekte der Hersteller besucht.
Um eine Bewertungsgrundlage für die anvisierten Ergebnisse der Studie zu schaffen, wurde eine Kategorisierung der unterschiedlichen baukonstruktiven Bereiche – Tragwerk, Gebäudehülle, TGA und Innenausbau – eines Gebäudes entwickelt. Auf dieser Basis wurden dann die unterschiedlichen Betrachtungsebenen immer im Hinblick auf die baukonstruktiven Bereiche geprüft. Neben dem Grad der Vorfertigung, der sich zunächst auf die hergestellten Elemente oder Module und in der Folge auf das Gebäude als Gesamtprodukt bezieht, wurden außerdem die Themenschwerpunkte Automation, Standardisierung und Integration der Planungs- und Produktionsprozesse bewertet.
Der Untersuchungsrahmen unterscheidet in der Studie zwischen der Produktion zwei- und dreidimensionaler Komponenten, weshalb die Datengrundlage differenziert aufgebaut wurde. Vor diesem Hintergrund wird deutlich, dass für die Herstellung zweidimensionaler Bauteile die lokalisierten Zeit- und Kostenfaktoren anders gewichtet wurden als für die Fertigung von dreidimensionalen Raumzellen.
Lesen Sie mehr zum Thema in der Ausgabe 2.2021 von QUARTIER – Fachmagazin für urbanen Wohnungsbau.
Ganzheitliche Betrachtung der Produktionsprozesse
In der Best-Practice-Studie wurden die baukonstruktiven Gebäudekategorien entsprechend ihrer Produktionsabläufe einer genauen Analyse unterzogen. Ausgehend von fünf Referenzprojekten der partizipierenden Unternehmen sollten Fertigungsabläufe, Prozessdauer und Kostenanteile untersucht, geprüft und verglichen werden. Experten-Interviews mit den unterschiedlichen Akteuren, wie Planern, Baubeteiligten und Produktionsverantwortlichen, halfen dabei, die unterschiedlichen Abläufe zu kategorisieren und Zeiten- als auch Kostenanteile zu rekonstruieren. Eine ausführliche gebäudekundliche Analyse beschreibt die Gebäudetypologie, Maßordnung und den Grad der Standardisierung eines jeweiligen Projekts.
[Auszug aus QUARTIER 2.2021, Autorinnen: Prof. Dr. Ing. Jutta Albus, Dipl.-Ing. (FH) M.A. Lena Rehnig]
QUARTIER informiert über kostensensibles und qualitätsvolles Bauen sowie Maßnahmen und Konzepte für zukunftsweisenden Städtebau und die Quartiersentwicklung.
Weitere Informationen auf www.magazin-quartier.de
[1] Koch et al., 2017. Prognos Endbericht: Wohnraumbedarf in Deutschland und den regionalen Wohnungsmärkten. Studie Wohnungsbautag 2017. Prognos AG, Berlin.
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