Nachhaltige Sanierung : Holzfassaden aus dem Roboterlabor

Der Gebäudebestand verbraucht aktuell rund 80 Prozent der gesamten Energie, die für Raumheizung benötigt wird. Entsprechend zählt die thermische Sanierung bestehender Gebäude zu den zentralen Herausforderungen unserer Zeit. Die derzeit eingesetzten Methoden und Systeme sind häufig nicht kreislauffähig, außerdem kommen überwiegend erdölbasierte Produkte zum Einsatz.

Im Projekt Prefab.Facade erforscht die BOKU University aktuell, wie maßgeschneiderte Holzfassaden für die thermische Sanierung künftig schneller, günstiger und umweltfreundlicher hergestellt werden können. Der Schlüssel liegt in einer intelligenten Kombination aus parametrischer Planung, durchgängigen digitalen Prozessketten und automatisierter Fertigung mit Industrierobotern. 

Bislang werden Holzrahmenelemente überwiegend manuell geplant – unterstützt von digitalen Zeichenprogrammen – und werden nach wie vor von Hand gefertigt. Dieser aufwendige Prozess bindet viel Personal, das immer knapper wird. Mit seiner neuen Herangehensweise soll das Projekt eine Grundlage für die Branche schaffen, um künftig innovative und wirtschaftlich konkurrenzfähige Alternativen zu herkömmlichen Wärmeverbundsystemen am Markt anzubieten.

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Zwar gebe es den Prozess selbst schon länger, das Problem sei jedoch stets gewesen, dass er zu teuer war, erklärt Benjamin Kromoser vom Institut für Hochbau, Holzbau und Kreislaufgerechtes Bauen. „Wir wollten herausfinden, wie man ihn effizienter gestalten und dadurch auch wirtschaftlich konkurrenzfähiger machen kann“, so der BOKU-Studienleiter.

Das Forschungsprojekt gliederte sich in drei zentrale Arbeitsschritte:

1. Analyse und digitale Planung
Um maßgeschneiderte Fassadenelemente fertigen zu können, mussten die Forscher*innen zunächst den Gebäudebestand genau erfassen – inklusive Zustand, Geometrie und verwendeter Materialien. Dafür kamen verschiedene digitale Vermessungssysteme zum Einsatz. Mithilfe von Reverse Engineering wurden die relevanten Systemparameter abgeleitet. „Unser Ziel war es, aus den erhobenen Daten belastbare Modelle für die weitere Segmentierung oder Standardisierung zu entwickeln“, so Kromoser.

Parallel dazu wurde der gesamte Planungsprozess digitalisiert und optimiert. Das erleichtert nicht nur die Planung selbst, sondern sorgt auch für eine direkte Anbindung an die Fertigung und ermöglicht eine kontinuierliche ökologische und ökonomische Bewertung der Ergebnisse.

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2. Automatisierte Fertigung
Auf Basis der gewonnenen Daten wurden die Holzrahmenelemente hergestellt. Besonderes Augenmerk lag dabei auf der Nutzung von Industrierobotern für den Zusammenbau der Rahmen. Diese flexibler und effizienter als klassische Herstellungsverfahren und auch vergleichsweise kostengünstig erhältlich.

3. Montage am Bestandsgebäude
Im letzten Schritt wurde der Montageprozess getestet. Dazu errichteten die Forschenden mehrere vollmaßstäbliche Prototypen im BOKU-Roboterlabor in Groß-Enzersdorf. Getestet wurden unterschiedliche Beplankungen – darunter Holz, Aluminium, Aluminium-Verbund, Photovoltaik-Module und Ziegel –, um die Praxistauglichkeit und Vielfalt der Fassadenelemente zu demonstrieren.