Gebäude vom Band

Ein Schwerlastkran hob die standardisierten, etwa sieben mal drei Meter großen Betonmodule vom Tieflader über das Baugerüst, drehte sie in passgerechte Position und setzte sie zentimetergenau auf ein vorbereitetes Mörtelbett. Die Module wurden montagefertig mit Fenstern, Kabeln, Steckdosen, Rohrleitungen, Fliesen, WC und Waschbecken angeliefert. Kaum war ein Lkw entladen, kam auch schon der nächste. So wuchsen die Häuser jeden Tag um acht Module. In nur einem Monat war das erste Haus aufgestapelt und die Handwerker konnten mit dem Innenausbau und den noch anstehenden Restarbeiten loslegen. Und das ging fast geräuschlos vonstatten, denn der Großteil lärmender Arbeiten wie Bohren, Hämmern oder Schweißen war ja bereits im Werk erledigt worden.

Mehr Tempo, weniger Kosten

Modulares Bauen spare im Vergleich zu konventionellen Bauweisen perspektivisch etwa ein Fünftel der Kosten, hat die Beratungsgesellschaft McKinsey ermittelt. Entscheidender Vorteil sei die Verkürzung der Bauzeit, sagt Thomas Kirmayr, Geschäftsführer der Fraunhofer-Allianz Bau, zu der sich zwölf Forschungsinstitute der Fraunhofer-Gesellschaft aus dem Bauwesen zusammengetan haben. Die vorgefertigten Module seien schnell auf die Baustelle geliefert, das Zusammenfügen Routinearbeit: „Die Firmen wissen schon vorab, was zu tun ist“, erläutert Kirmayr. „Denn alle Schnittstellen sind standardisiert. Dadurch werden Fehlerquellen reduziert und Arbeitsabläufe beschleunigt.“

Allerdings ist der Modulbau eine noch junge Industrie. „Die Vorfertigungskapazitäten müssen erst aufgebaut werden“, gibt Kirmayr zu bedenken. „Das hat nicht jede Firma im Fokus.“ Denn die dafür notwendigen Investitionen seien immens. Vorfertigung benötigt weiträumige Fabriken, die standardisierte Produktionsprozesse für Beton- und Stahlbau, Dämmung sowie den gesamten Innenausbau mit Wasser-, Heizungs- und Elektroinstallation in einer Halle vereinen: Fließbandfertigung eben, wie sie Henry Ford vor über 100 Jahren für die Automobilproduktion einführte. Mit dem Prinzip der „moving assembly line“ industrialisierte der US-amerikanische Fahrzeugpionier 1913 die Herstellung von Automobilen und steigerte den Ausstoß seines Modells T, auch Tin Lizzy oder Blechliesel genannt, auf das Achtfache.

Nach dem Fließbandprinzip fertigen auch die neun Anbieter aus dem Katalog der GdW-Rahmenvereinbarung ihre Gebäudemodule. Dafür wird der Produktionsablauf in ein Dutzend oder mehr Stationen gegliedert, die sich grob an der Arbeitsabfolge vom Rohbau zum Innenausbau orientieren. Bei Betonmodulen geht es los mit einem Käfig aus Stahlbewehrung, der später für die Stabilität von Böden, Decken und Wänden sorgt. Er wird über eine Innenschalung gezogen, mit Kabeln für die Elektrik versehen, außen von allen Seiten verschlossen und mit Beton verfüllt. Ist der Beton ausgehärtet und das Fenster gesetzt, beginnt der Ausbau: Die Innenwände werden verputzt und gefliest, Steckdosen angeschlossen und Waschbecken festgeschraubt. Fertige Module werden verpackt und mit einem Tieflader auf die Baustelle geliefert.

Die Masse macht’s

Modulfertigung rechnet sich allerdings nur über die Masse. Wer modular bauen will, muss demnach auch modular planen können – und zwar am besten deutschlandweit. Dem steht jedoch die deutsche Kleinstaaterei im Weg. Jedes Bundesland hat seine eigene Bauordnung mit voneinander abweichenden Auflagen. Um im großen Stil modular bauen zu können, sind deshalb sogenannte Typengenehmigungen nötig, die es erlauben, Systembauten gleicher oder ähnlicher Ausführung an mehreren Orten zu errichten, ohne jedes einzelne dieser Gebäude dem aufwendigen örtlichen Genehmigungsprozess unterziehen zu müssen. Einmal genehmigt, vielfach gebaut, sozusagen. Zwar wurde ein entsprechender Passus 2019 in die Musterbauordnung eingefügt, aber bislang lediglich von wenigen Bundesländern übernommen.

Hamburg tickt da anders. Typengenehmigungen sind in der Bauordnung der Hansestadt schon seit Langem verankert. Darauf stützt sich das Systemhaus-Konzept, das der städtische Wohnungskonzern Saga in enger Abstimmung mit den Behörden entwickelt hat. Es besteht aus einem Baukasten mit vorgefertigten, unterschiedlich kombinierbaren Modulen, aus denen sich bis zu 40 Mehrfamilienhaus-Varianten zusammenstellen lassen. Ob vier- oder achtgeschossig, mit oder ohne Staffelgeschoss, mit Klinker- oder Putzfassade, mit Balkonen oder Loggien, in L-Form oder als Block – alles ist denkbar. Jede mit den Modulen aus dem System-Baukasten mögliche Hausvariante wurde einmal beispielhaft durchgeplant und von den Behörden genehmigt. Das ersetzt zwar nicht die eigentliche Baugenehmigung, beschleunigt das Verfahren jedoch ungemein. Das erste Systemhaus-Quartier ist bereits im Bau. Im grünen Hamburger Stadtteil Farmsen-Berne sollen in drei Bauabschnitten insgesamt 400 Wohnungen und vier Reihenhäuser nach diesem Konzept entstehen.

Allerdings: Die Vorfertigung von Beton-Modulen hat Grenzen. Etwa logistische: Großraum- und Schwertransporte auf der Straße müssen genehmigt werden und dürfen nur zu verkehrsarmen Zeiten stattfinden. Je nach Gewicht und Abmessungen der Ladung sind zudem Begleitfahrzeuge oder eine Polizei-Eskorte vorgeschrieben. „Je breiter und je schwerer die Ladung, desto aufwendiger und kostenintensiver der Transport“, erläutert Fraunhofer-Forscher Thomas Kirmayr. Zudem gibt es technische Grenzen: Der maschinelle Aufwand auf der Baustelle sei höher, stellt der Wissenschaftler fest: „Ein normaler Kran hebt kein Betonmodul. Dafür benötigt man einen Schwerlastkran.“ Auch das kostet extra. Der nötige logistische und maschinelle Mehraufwand könnte neben fehlender Typengenehmigungen mit ein Grund sein, warum die Zahl mit Beton-Modulen errichteter Gebäude bislang noch recht klein ist.

Vorreiter Holzbau

Der Baustoff Holz ist da schon weiter. Der Anteil von Holzfertighäusern im Segment Ein- und Zweifamilienhäuser habe 2021 bei über 23 Prozent gelegen, berichtet der Bundesverband Deutscher Fertigbau. Holzhäuser werden meist nicht modular, sondern seriell in sogenannter Tafelbauweise gefertigt. Als Tafeln bezeichnet man dabei tragende Wand- und Deckenelemente, die aus einem verschachtelten, beidseitig beplankten Holzrahmenwerk bestehen und – je nach Bestimmung des Bauteils – bereits mit Türen, Fenstern, Dämmung oder Leerrohren für die Haustechnik versehen sind. Im Werk lassen sich stockwerkhohe Elemente mit Längen bis zu zwölf Meter vorfertigen, die aufgrund ihres geringeren Gewichts deutlich leichter zu transportieren sind als Betonmodule.

Die Anfänge des modernen Holzfertigbaus liegen im wirtschaftlich aufstrebenden Nachkriegsdeutschland. Nach dem Vorbild der USA und angelehnt an die Ideen des Dessauer Bauhauses entstand damals aus kleinen Zimmereibetrieben eine regelrechte Industrie, die Holzhäuser von der Stange produzierte. Standardisierte Grundrisse, vorgefertigte Wände, wahlweise Sattel- oder Walmdach – Schuhschachteln, die schlüsselfertig bereits zu Preisen ab 30.000 Mark zu haben waren. Den zweifelhaften Ruf als Billigheimer von der Stange hat die Branche allerdings längst abgelegt. Vorbei sind die Zeiten, als es nur eine Handvoll Haustypen mit mehr oder weniger unveränderlichen Grundrissen gab: Erker, Giebel, Gründach, Glasfront – alles, was der Massivbau bietet, ist heute auch in Holz möglich.

Doch die Hersteller beschränken sich längst nicht mehr auf Ein- und Zweifamilienhäuser. 2011 wurde im oberbayerischen Bad Aibling ein achtstöckiges Büro- und Wohnhaus fertiggestellt, das fast vollständig aus Holz gefertigt ist. Das ging ruckzuck. Ein Tieflader lieferte die Holzelemente auf die Baustelle; sechs Monteure fügten sie zusammen. Alle zwei Tage wuchs der Bau um ein Stockwerk. In weniger als dreieinhalb Wochen war der Rohbau fertiggestellt. Es war ein Pilotprojekt. Seitdem sind mehrgeschossige Wohnhäuser aus Holz keine Seltenheit mehr.

2020 entstand in München sogar ein ganzes Wohnquartier mit Holzhäusern. Die konstruktive Bandbreite der auf acht Baufelder verteilten Mehrfamilienhäuser reicht vom Stahlbeton-Skelettbau mit vorgehängter Holzfassade und vorgefertigten Badmodulen über betonierte Erdgeschosse mit aufgesetzten Holzkorpussen bis zum reinen Holzbau, bei dem sogar Treppenhaus und Aufzugschacht aus Holzelementen gefertigt wurden. Damit ist das Quartier zugleich eine Leistungsschau der modernen Holzbauweise, die zeigt, was mit dem Baustoff aus dem Wald alles möglich ist.

Trotz aller Möglichkeiten ist serielles und modulares Bauen jedoch kein Allheilmittel für den Mangel an bezahlbarem Wohnraum. Bei Nachverdichtungen in der Stadt – also dort, wo die größte Wohnungsnot herrscht – fehlt oft der Platz für die raumgreifende Logistik. Zudem gibt es in der Baubranche selbst Bedenken. Von Architekten-Seite ist häufig zu hören, serielles und modulares Bauen gefährde die Baukultur in den Städten. Gewarnt wird vor der Platte 4.0, vor Billigqualität und architektonischem Einheitsbrei. Die industrielle Bauweise hat mit einem Image zu kämpfen, das durch die Erfahrungen mit DDR-Plattenbauten negativ geprägt ist. Fraunhofer-Forscher Kirmayr bescheinigt der industriellen Vorfertigung trotzdem ein großes Zukunftspotenzial, insbesondere im Neubausektor: „Standardisierte Vorfertigung vereinfacht und systematisiert technische und organisatorische Abläufe auf der Baustelle“, argumentiert er.

Das passt dazu, dass sich – getrieben von einer Digitalisierungswelle – mit sogenanntem Building Information Modeling (BIM) gerade ein ähnlicher Umbruch in der Bauwerksplanung vollzieht. BIM ist eine Methode des vernetzten Planens und Bauens, bei der alle relevanten Daten eines Neubaus digital erfasst, aufbereitet und in ein virtuelles 3D-Modell eingespeist werden. Neben zeichnerischen Informationen der einzelnen Gewerke fließen in das Modell auch Daten ein, die jedes Bauteil individuell charakterisieren. Damit ist BIM ein neuer Standard, der den Planungsprozess gerade genauso durchrüttelt wie Fertigmodule vom Band den Bauprozess.

Verschlankte Planungsprozesse

Geplant wird idealerweise in einer Cloud, auf die alle am Planungs- und Bauprozess Beteiligten Zugriff haben und die damit immer auf dem neuesten Stand sind. Denn jeder Planer kann anhand des 3D-Modells sofort erkennen, welche Auswirkungen Änderungen, etwa das Verschieben einer Stütze oder einer Brandmauer, auf andere Gewerke haben. Damit entfällt der zeit- und arbeitsintensive Abgleich aktualisierter Pläne mit der eigenen Konzeption, was den gesamten Planungsprozess verschlankt. Mögliche Fehler werden bereits im Vorfeld erkannt und behoben, sodass sich die Pläne 1:1 für die Vorfertigung im Werk übernehmen lassen. Im 3D-Modell, das wie ein virtueller Zwilling des realen Gebäudes aussieht, sind zudem bei Planungsende alle bauphysikalischen, technischen, materialbezogenen und kostenrelevanten Bauwerksinformationen hinterlegt.

Seit etwa zehn Jahren steigt die Zahl BIM-basierter Bauwerke, zwar langsam, aber stetig. Darunter sind Brücken und Tunnel, aber auch Bürohäuser, Kliniken und öffentliche Gebäude. Auf ungefähr 10 bis 15 Prozent schätzt Hannes Schwarzwälder, der an der Hochschule Biberach für Angewandte Wissenschaften den Bereich Digitalisierung von Bauprozessen lehrt, den Anteil mit BIM geplanter Neubauten. Doch viele Planungsbüros nutzten die Methode lediglich für Teilbereiche, etwa die Kalkulation von Bauvorhaben, kritisiert der Biberacher Forscher. „Bislang wird meist nicht im Verbund mit den anderen Planungsbeteiligten gearbeitet“, stellt er fest. Doch das sei nicht der Sinn und Zweck der Methode.

Ein Standard für die ganze Branche

BIM wird in der Regel auf den Planungsprozess reduziert, doch laut Schwarzwälder ist es weit mehr als ein Planungstool: „BIM ist der Versuch, einen Industriestandard für die gesamte Baubranche zu schaffen; eine maschinenlesbare Sprache, in der Informationen frei von Missverständnissen ausgetauscht werden können“, erläutert der Bauexperte. Konventionelle Planungsprozesse liefen meist höchst redundant ab, mit vielen Widersprüchen, Verwechslungen und daraus resultierenden Rückfragen: „Bislang planen wir alles doppelt und dreifach“, beklagt Schwarzwälder. Mit BIM als allgemeingültigem Industriestandard würden solche Redundanzen vermieden.

Mehr noch: Füttern alle an Planung und Bau Beteiligten das in der Cloud verfügbare 3D-Modell mit ihren Daten, wächst es im Zuge des Baufortschritts zu einer Wissensdatenbank heran, die auch bei der Bewirtschaftung des Gebäudes, bei späteren Umbauten und sogar beim finalen Abriss unschätzbare Dienste leisten kann. Soll beispielsweise modernisiert werden, steht eine umfassende und exakte Gebäudedokumentation zur Verfügung, mit der sich Änderungen einfach und zielgenau kalkulieren und planen lassen – kostspielige Überraschungen bleiben dank des Building Information Modeling aus.

Diese Vorteile haben die Verantwortlichen im Kreis Viersen am Niederrhein davon überzeugt, kommunale Gebäude künftig mit der BIM-Methode und nach den Prinzipien der Kreislaufwirtschaft zu planen und zu bauen. Der erste Neubau, den der Kreis nach diesen Grundsätzen errichtet hat, ist das im Sommer 2022 eröffnete Kreisarchiv. Das Kernstück des innovativen Baus ist ein massiver fensterloser Kubus, in dem das Archivgut lichtgeschützt auf vier Etagen lagert. Umrahmt wird der Kubus von einem ebenerdigen, transparenten Holzständerbau, in dem Lese- und Besuchersäle untergebracht sind. Sämtliche Baustoffe und Einrichtungsgegenstände des Archivs sind wiederverwendbar. Ihre Daten wurden per BIM in eine globale Material-Datenbank eingespeist und lassen sich dort abrufen. Damit wird das Kreisarchiv am Ende seines Lebenszyklus zum Materiallager für Neubauten.

BIM-basiertes Bauen, so wie es der Kreis Viersen bereits praktiziert, soll bei öffentlichen Bauvorhaben bis 2025 zum Standard werden, fordert Volker Wissing, Bundesminister für Digitales und Verkehr. Ob dieses Ziel zu schaffen ist? „Ich wage keine Prognose“, sagt Bauexperte Hannes Schwarzwälder. Sicher sei jedoch: „Wir müssen künftig anders bauen als bislang allgemein üblich.“

Menschen orientieren sich bei Entscheidungen an den Erfahrungen anderer. Dieses als „Social Proof“ bekannte psychologische Phänomen…