DesignChain nachhaltiger Wandelemente aus nachwachsenden Rohstoffen in der Bauindustrie

Im Detail

Die Bauindustrie ist seit vielen Jahren auf kundenindividuelle Gebäude fokussiert, die in Baustellenmontagen aufgebaut werden. Dies führt zu einem sehr geringen Grad an Standardisierung und Automatisierung in der Fertigung und Montage von Komponenten neuer Gebäude und somit zu vielen manuellen Prozessen. Auch repetitive Tätigkeiten werden mehrfach manuell unwirtschaftlich durchgeführt. Als Beispiel lässt sich hier die Konstruktion in unterschiedlichen Planungsphasen nennen. Zusätzlich ist die Bauindustrie aufgrund vieler ressourcen-intensiver Prozesse für 5-12% der CO2 Emissionen in Europa verantwortlich. Die Wood Pro IBS GmbH hat sich als Ziel gesetzt, durch Digitalisierung und Automatisierung den Vorfertigungsgrad in der Bauindustrie zu erhöhen. In einer automatisierten Fertigung sollen die Holzwand-Elemente gefertigt werden. Während auf der Baustelle noch das Fundament gelegt wird, können so bereits die Wände inklusive Fenster und bspw. Verschattung kostengünstig produziert werden. Damit gehört das stark konsekutive Arbeiten der Baustellenmontage der Vergangenheit an.

Kernelement einer solchen Vorfertigung in der Bauindustrie ist ein End-to-End-Prozess (E2E), um die vielen sich veränderbaren Anforderungen der unterschiedlichen Akteure mit berücksichtigen zu können. Aus den Kundenanforderungen müssen möglichst schnell Planungsdaten abgleitet werden und deren Auswirkungen auf Kosten und die eigene Fertigung ermittelt werden. Dort setzt die DesignChain an, um basierend auf dem Planungsstand in einem digitalisierten und automatisierten End-to-End-Prozess (E2E) der Fertigung alle Bearbeitungsprogramme zur Verfügung zu stellen. So kann bereits frühzeitig mit dem Aufbau der Holzwand-Elemente in der Produktionsstätte begonnen werden.
 

Im gesamten Projekt konnte das Fraunhofer IPA unter anderem mit folgenden Inhalten unterstützen:

• Unterstützung bei Analyse und Definition von Kundenanforderungen und Übersetzung in technische Merkmale
• Analyse der Art der Anforderungsdefinition und Kundenschnittstellen (bspw. Autodesk Revit), Schnittstellendefinition
• Aufbau und Automatisierung der Konfigurations- und Auslegungslogik
• Konzeption von Workflows zur Erstellung geeigneter CAD-Modelle
• CAD/CAM-Auswahl
• Automatisieren des CAD-Modellaufbaus der Holzwand-Systeme
• Unterstützung durch DFMA (Design for Manufacturing and Automation)
• Aufbau Prototyp Demonstrator DesignChain für die Holzwand-Systeme

Dank der DesignChain ist es nun möglich, durchgängige 3D-Modelle aller Varianten in Stückzahl 1 zu erzeugen. Dem zugrunde liegt das notwendige Regelwerk, welches auf Basis der Eingangsparameter die Beschreibung des jeweiligen Wandelements und allen dazugehörigen Komponenten realisiert. Über diese standardisierten Eingangsparameter besteht die Möglichkeit zur Anbindung einer Kundeneingabe oder eines Übergabeformats bspw. über Autodesk Revit. Bei der automatischen 3D-Modellerzeugung werden die jeweiligen fertigungsrelevanten Informationen berücksichtigt, um die vollständige digitale Durchgängigkeit in die Fertigung sicherzustellen (Bauteilpositionen, Nagelbild, o.Ä.). Umgesetzt wurde die grundsätzliche Machbarkeit in einem Demonstrator, der sich aktuell bei Wood Pro im Einsatz befindet.

Insgesamt war es dem Fraunhofer IPA damit möglich, in Zusammenarbeit mit der Wood Pro IBS GmbH die Vision der DesignChain in der Holzbauindustrie in die Umsetzung zu bringen. Die Wood Pro IBS GmbH ist damit in die Lage versetzt, ganze Wandbereiche mit wenig Aufwand zu planen. Nach dem Aufbau der Fertigungsanlage, der im nächsten Jahr geplant ist, werden dort kundenindividuelle nachhaltige Holzwandelemente mit einer automatisierten Arbeitsvorbereitung für den deutschen Markt produziert.

Einblicke ins Projekt

»Mit Wood Pro treiben wir das größte Innovationsprojekt in der Unternehmensgeschichte der Rhomberg Bau Gruppe voran. Wir verfolgen damit eine radikal neue Vision der Zusammenarbeit mit allen Stakeholdern, vor allem mit unseren Kunden. Diese wird zukünftig durchgängig digital möglich sein, vom ersten Entwurf des Architekten bis zur vollautomatisierten Fertigung. Damit leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Stärkung der Wertschöpfungskette und Ressourcensicherung, zukünftigen Wettbewerbsfähigkeit, weiteren Fokussierung auf unser Kerngeschäft und Skalierung desselben.«

Johannes Brunn, Geschäftsleiter