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Große Herausforderungen des nächsten Jahrzehnts – große Chancen für die Betonfertigteilindustrie



"Nichts ist besser als eine Herausforderung, um das Beste aus sich herauszuholen". Über Herausforderungen zu sprechen bedeutet, über die Zukunft zu sprechen, aber jetzt schon zu handeln. Wir befinden uns wegen des Gesundheitsnotstands durch die Ausbreitung des Covid-19-Virus derzeit in einer Ausnahmesituation, die auf allen Ebenen vielfältige Nebenwirkungen hat. Einige der Effekte stehen in direktem Zusammenhang mit der verstärkten Nutzung der Digitalisierung, wie z. B. vermehrte Telearbeit, Meetings oder Online-Veranstaltungen oder eine beeindruckende Zunahme im Onlinehandel. Wenn diese Situation überwunden ist, wird die vielleicht bemerkenswerteste Folge sein, dass verschiedene, bereits vorhandene Digitalisierungsprozesse, ihre eigene Umsetzung beschleunigt haben.

Alejandro López Vidal, Technischer Leiter ANDECE, Spanien

Der Bausektor ist einer der Bereiche, in dem Technologie am wenigsten genutzt wird. Er ist noch weit entfernt von der unvermeidlichen digitalen Transformation, die fast jeder produktive Sektor in den letzten Jahren durchlaufen hat. Das gilt vor allem mit Fokus auf die Ausführungsphase, die gewöhnlich in einem dynamischen Umfeld stattfindet, mit einem hohen Maß an Unsicherheit und enormer Abhängigkeit von der Qualifikation der verfügbaren Arbeitskräfte am Arbeitsort. Vor diesem Handlungsmodell basiert die Industrialisierung des Bauwesens auf in einer Fabrik hergestellten Produkten und Systemen, die resultierend aus vorhersehbareren Aufgaben, vordefiniertem Personal und Maschinen, größerem Erfahrungseffekt und systematischer Wiederholung von Anweisungen, Regeln und Berechnungen ein höheres technisches Automatisierungspotential bietet.

In diesem Licht ist Vorfertigung als eine Variante des industrialisierten Betonbaus quasi die Vorstufe der Fabrik der Zukunft. Sie bietet im Gegensatz zur Ortbetonbauweise eine viel besser kontrollierte, geplante und automatisierte Umgebung mit so vielen Produktionsprozessen wie möglich. So ist es fast unvermeidlich, dass der Einsatz der Digitalisierung zusätzlich alle ihre Vorteile konsolidiert - weniger Abfall, bessere Dauerhaftigkeit, optimierte Arbeitsabschnitte, weniger Abhängigkeit von vor Ort verfügbaren Arbeitskräften, Arbeitssicherheit usw. - und mehr Effizienz bei Entwurf, Herstellung und Logistik von Fertigteilen im Gegensatz zur Ortbetonbauweise.

Bauen an der digitalen Zukunft der Baubranche: DigiPLACE-Projekt [1]

Der Bausektor ist ein Schlüsselfaktor der Wirtschaft, aber in Bezug auf Produktivität und Innovation bisher nur schwach. Digitale Innovationen, die Produktivität und Rentabilität verbessern könnten, sind bislang noch nicht eingeführt worden. Der von der EU finanzierte DigiPLACE schafft ein gemeinsames Ökosystem aus Innovation, Standardisierung und Handel, um die Produktivität des Bausektors und die Qualität der Endprodukte in Bezug auf Gebäude und Infrastruktur zu erhöhen. Sie wird auch untersuchen, welche Art der digitalen Transformation Produktivität und Effizienz verbessert. Die Ergebnisse des Projekts werden sich auf die Entwicklung und Wettbewerbsfähigkeit der Wertschöpfungskette im Bauwesen auswirken.

BIM und Betonfertigteile

Im Mittelpunkt dieser technologischen Entwicklung steht die BIM-Methodik, die eine Erstellung digitaler Modelle des Projekts - ein Gebäude oder eine Infrastruktur - durch immer fortschrittlichere Software beinhaltet und es ermöglicht, dass diese Modelle von den beteiligten Akteuren gemeinsam genutzt werden: Architekten, Ingenieure, Bauherren, Entwickler und Lieferanten.

Wie bereits in zwei vorhergehenden Artikeln beschrieben [2], basiert BIM z. B. in der Vorfertigung auf der genauen und eindeutigen Definition jedes Bauteils. Die geometrische und räumliche Präzision wird so gewährleistet, dass Fehler, die normalerweise während der Ausführung durch Abweichungen oder unvorhergesehene Ereignisse entstehen, minimiert werden. Das betrifft Fehler, die unvorhersehbare Schäden verursachen und die insbesondere darauf zurückzuführen sind, dass traditionelles Bauen fundamental von der guten oder schlechten Ausführung durch die Arbeitskräfte auf der Baustelle abhängig ist. Solche Fehler müssen jedoch bei Betonfertigteilen bereits in der frühen Entwurfsphase vermieden werden, um den korrekten Zusammenbau der verschiedenen Elemente zu gewährleisten.

Darüber hinaus macht die Verwendung von BIM in Verbindung mit industrialisierter Konstruktion den Bauprozess effizient. Sie ermöglicht es, im digitalen Modell Aspekte wie Designleistung (z. B. wesentliche Merkmale der entsprechenden harmonisierten Norm oder Umweltbelastungen, die sich aus den Umwelt-Produktdeklarationen ergeben), Genauigkeit der Montageplanung oder Menge der benötigten Materialien zu testen.

Der Einsatz von BIM-Methodik schreitet in der Fertigteilindustrie immer weiter voran, insbesondere in Unternehmen, die in alle Phasen des Prozesses (Entwurf - Herstellung - Logistik - Ausführung) involviert sind. Bei diesen ist eine präzise Kontrolle jedes einzelnen Bauelements erforderlich, etwas, was bei Gebäuden oder Fassaden aus Betonfertigteilen unerlässlich ist. Es muss auch unterschieden werden zwischen kleinen und mittleren Unternehmen, die in der Regel einen lokalen Aktionsradius mit besser definierten Produktkatalogen haben, und größeren Herstellern von Fertigteilen, bei denen die digitale Transformation in der Regel sehr viel weiter entwickelt ist und wo die dafür notwendigen Investitionen als Chance für eine kontinuierliche Verbesserung und besserer Wettbewerbsfähigkeit gesehen wird.

Industrie 4.0

Industrie 4.0 automatisiert nicht nur einen Teil der Bautätigkeiten, sondern verbessert auch die Kommunikation der daran beteiligten Akteure und die Gestaltung von Prozessen und trifft Entscheidungen auf Basis von Echtdaten und Simulationen aus digitalen Modellen. All das macht die Automatisierung der Arbeiten vor Ort auf der Baustelle schwierig und führt dazu, dass die neuen, digitalen Technologien grundsätzlich auf die Industrialisierung bestimmter Bauprozesse ausgerichtet sind, um eine größere Effizienz und Qualität zu erreichen, ohne dass das fertige Werk an Einzigartigkeit und Anpassungsfähigkeit an den Ort, an dem es sich befindet, verliert, so dass sich uns eine beispiellose Entwicklungsmöglichkeit bietet:

- Verwendung von eingebetteten Sensoren, die es ermöglichen, verschiedene Parameter während der Herstellung der Elemente zu kontrollieren (Betonfestigkeit,...) und sie während der Gebrauchsphase zu überwachen (mögliche Bauwerksschäden aufspüren,...), wobei eine präzise und kontinuierliche Kontrolle während des gesamten Lebenszyklus der Elemente möglich ist.
- Autonome oder kollaborative Roboter, die dazu beitragen können, die Produktivität in der Fabrik weiter zu steigern.
- Mehr Effizienz, da die Technologie hilft, installierte Elemente zu visualisieren und mögliche Fehler (geometrische Abweichungen) zu erkennen.
- 3D-Druck, sowohl bei der Herstellung von Elementen mit komplexen Geometrien oder mit einem Mehrwert, der dies rechtfertigt, als auch für die Herstellung von Formen in kleinen Stückzahlen.
- Datenerfassungs- und -verwaltungssoftware, die die verschiedenen Phasen des Prozesses miteinander verbinden und die es ermöglichen, die Gesamteffizienz des Prozesses weiter zu steigern.
- Verbesserte Dokumentenverwaltung durch Lösungen, die die Ausgabe von Dokumenten auf ein Minimum reduzieren, in einer Branche, die zunehmend konstruktive Lösungen auf Anfrage und immer vielfältigere und vielseitigere Produkte entwickelt [3].

Der Fall ANDECE

ANDECE, der Verband, der seit 1964 die Interessen der spanischen Branche der Betonfertigteilhersteller vertritt, hat sich im letzten Jahrzehnt entschieden dafür eingesetzt, dass sich die Branche an diesen notwendigen, technologischen Wandel anpasst. Er hat seine Mitgliedsunternehmen angeleitet, wie sie diese verschiedenen Arten der Digitalisierung, die der Markt zur Verfügung stellt, umsetzen und maximal davon profitieren können. Ziel ist dabei immer, die Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern und die beste konstruktive Option für das 21. Jahrhundert zu finden:

- eine Digitale Bibliothek mit generischen BIM-Objekten von Betonfertigteilprodukten, die ANDECE in einer der wichtigsten BIM-Plattformen auf dem Markt, BIMETICA, entwickelt hat. Sie wurde vor kurzem auf fast 50 Produkte mit einem Fertigstellungsgrad bis LOD200 erweitert und soll die Basis für Fertigteilunternehmen sein, ihre eigenen Produktkataloge zu entwickeln.
- Veröffentlichung eines spezialisierten BIM-Leitfadens für Betonfertigteile inklusive vorgeschlagener Strategie für die Unternehmen. Diese kann sehr unterschiedlich sein, z. B. bei einem Unternehmen, das auf Straßenbeläge mit einem sehr definierten Portfolio spezialisiert ist, oder einem Unternehmen, das Gebäude und Fassaden liefert und eine umfangreichere Beteiligung an Bauprojekten hat.
- Organisation von technischen Webinaren, wie z.B. dem Technologiezyklus im letzten Frühjahr, um unsere Unternehmen näher an Unternehmen heranzubringen, die führend in digitaler Transformation sind.
- Die Themen BIM und Fertigteile sind wichtige Bestandteile des Master of Industrialized Construction in Concrete, des ersten spezifischen Studiums mit Schwerpunkt Betonfertigteile, die weltweit in spanischer Sprache angeboten wird [5].

Zukunftsprognose

Wir schließen diesen Artikel mit einem Auszug aus einem Bericht des Weltwirtschaftsforums [4] zum Weg, den das Bauen in den kommenden Jahren nehmen wird und der die Digitalisierung im Bau damit verlinkt, dass es zwangsläufig einen größeren Anteil industrialisierter Gebäude geben wird. Damit sind Betonfertigteile zunehmend mehr als eine Option für die verschiedenen Bausysteme von Gebäuden, Tiefbauten oder Stadtregionen: "Die Branche als Ganzes muss Schlüsselbereiche definieren, an denen gearbeitet werden sollte, und sich auf eine gemeinsame Perspektive einigen. Standardschnittstellen zwischen vorgefertigten Modulen und Komponenten werden die Systemkompatibilität verbessern, Skalierungseffekte für Zulieferer bieten, als starker Produktivitätsmotor wirken und so die Industrialisierung des Sektors beschleunigen".

Quellen

[1] DigiPLACE Project https://www.digiplaceproject.eu/

[2] “To “BIM” or not to “BIM” – The precast concrete industry challenge. Part 1 The background; Part 2 – BIM experiences”. A. López. Concrete Plant International, 2017.

[3] Smart CE marking. CPE, Construction Products Europe https://www.construction-products.eu/services-jobs/smart-ce-marking

[4] "Shaping the Future of Construction. A Breakthrough in Mindset and Technology". World Economic Forum. 2016

[5] Máster de construcción industrializada en hormigón. ANDECE - STRUCTURALIA http://capacitacionprefabricados.com/

Alejandro López Vidal studierte Wirtschaftsingenieurwesen an der Universidad de León, Spanien. Seit 2008 war er im spanischen Betonfertigteilverband (ANDECE) in verschiedenen Positionen tätig, 2013 wurde er Technischer Leiter. Er ist Mitglied in mehreren Organisationen der Betonfertigteilindustrie, wie z.B. im Technik- und Umweltausschuss des BIBM und zwei FIB-Kommissionen. Außerdem ist er spanischer Delegierter im CEN/TC 229. Er betreut den ersten Spanischen Master-Studiengang in Betonfertigteilbau. alopez@andece.org


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www.andece.org


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