kleiner Roboter hält eine Bohrmaschine und einen Schraubendreher

Auch im Holzbau greifen die Betriebe auf die Unterstützung von Robotern zurück, um die steigende Zahl von Aufträgen für Neubauten aus dem klimaschonenden Baustoff zu bewältigen. (Bild: stock.adobe.com - kirill_makarov)

Holz ist ein fantastischer Baustoff. Es wiegt weniger als Stahl, trägt aber genau so große Lasten. Es ist außerdem fast so druckfest wie Beton, strahlt aber erheblich mehr Behaglichkeit aus und hat wesentlich bessere Wärmedämmeigenschaften. Im Vergleich zur Produktion von Beton und Stahl entstehen bei seiner Gewinnung und Verarbeitung zudem kaum Treibhausgasemissionen. Im Gegenteil! Holz wächst nach. Dabei entziehen Bäume der Luft Kohlendioxid. Als Baustoff für die Klimawende lässt sich Holz damit durch kein anderes Material ersetzen.

Jeder fünfte Neubau ist ein Holzhaus

Seine Vorzüge begeistern auch immer mehr Bauherrn. Im vergangenen Jahr ließen sie daher erstmals mehr als 20 Prozent der Neubauten in Holzbauweise errichten, meldet der Bund Deutscher Zimmerer. In Baden-Württemberg besteht sogar jedes dritte neue Gebäude, in Bayern, Hessen und Rheinland-Pfalz jedes vierte aus Holz.

Höhe spielt dabei keine Rolle mehr. In der Hamburger Hafencity entsteht derzeit das mit 65 Metern höchste Holzhaus Deutschlands. Längst errichten Zimmerer auch Supermärkte und Montagehallen mit dem nachwachsenden Baustoff.

Die Arbeit wird ihnen so schnell nicht ausgehen. Denn zum einen will die neue Bundesregierung den Holzbau im Zuge ihrer Klimaschutzpolitik massiv fördern. Zum anderen kommt dem Baustoff aufgrund seiner positiven Energiebilanz bei der Umsetzung der von der EU-Kommission im Dezember 2021 vorgestellten neuen Gebäudeeffizienzrichtlinie eine entscheidende Rolle zu.

Automatisierung ist für Zimmerer kein Fremdwort

Leider sind die Preise für Bauholz im vergangenen Jahr aber massiv gestiegen. Im November kosteten Bau- und Industrieholz 75 Prozent mehr als ein Jahr zuvor. Auch wenn die Preise sich inzwischen wieder etwas erholt haben, müssen Zimmereien ihre Produktivität steigern, wenn sie wettbewerbsfähig bleiben wollen.

Zumal nicht nur ihre Einkaufspreise gestiegen sind, sondern die Betriebe auch kaum mehr ausgebildete Gesellen finden. Laut einer Studie des Kompetenzzentrums Fachkräftesicherung am Institut der Deutschen Wirtschaft in Köln können im Holzbau tätige Unternehmen momentan jede vierte offene Stelle nicht neu besetzen.

Damit geht es Zimmereien allerdings noch besser als Arbeitgebern in anderen Baubranchen. Das ist auch deshalb so, weil die Holzverarbeiter ihre Prozesse anders als Maurer oder Betonbauer schon seit den neunziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts kontinuierlich automatisiert haben. Selbst kleinere Zimmereien arbeiten heute mit vollautomatischen Abbundanlagen und Hobelmaschinen. Zunehmend halten auch Multifunktionsbrücken und Riegelwerkstationen Einzug in die Betriebe.

Roboter arbeiten auch unter Zeitdruck schnell und präzise

Nun läutet die Robotik eine neue Phase der Automatisierung in Zimmereien ein. Schließlich arbeiten die Blechkameraden ohne zu ermüden und ohne Pausen schnell und so präzise, wie es der Bau mehrgeschossiger Holzhäuser erfordert.

Mit ihrer Unterstützung können die Betriebe daher bei Bauherrn auch dann mit dem hohen Tempo punkten, mit dem sich Holzhäuser errichten lassen, wenn ihre Auftragsbücher voll sind. Schließlich muss im Holzbau anders als bei klassischen Bauweisen kein Mörtel oder Beton aushärten, bevor es an den Innenausbau geht.

Zugleich erhöht sich durch ihren Einsatz die Arbeitssicherheit in Zimmereien. Roboter nehmen Menschen Arbeiten ab, die Kraft erfordern, bei denen viel Schleifstaub entsteht, oder die an gefahrenträchtigen Maschinen wie Bandsägen stattfinden. Im Möbelbau setzen sie Hersteller von Holzbearbeitungsmaschinen daher schon lange ein. Nun erschließen sich auch Holzhausbauer diese Vorteile.

Roboter unterstützt 20-Mann-Betrieb bei der Expansion

Roboter sind dabei längst nicht nur etwas für Großbetriebe. Im oberösterreichischen Geinberg etwa hat die Leidorf GmbH einen Roboter für die Bearbeitung von Holzwerkstoffen wie Furnierschicht-, Brettsperr- oder schichtholz, BauBuche oder Kerto in sehr großen Formaten entwickelt. Die Maschine meistert bis zu 40 Meter lange sowie dreieinhalb Meter breite und eineinhalb Meter hohe Werkstücke. Gespeist mit Daten, die er aus einem Computer Aided Manufacturing Programm erhält, sägt der Roboter die Teile zu, bringt Bohrungen an und fräst Nuten. Die dazu erforderlichen Werkzeuge wechselt er eigenständig aus. Mit seinen sieben Achsen bewältigt er auch komplexe Geometrien und Hinterschneidungen. Mit einem Fräsaufsatz kann er so nicht nur Holz bearbeiten, sondern auch jede denkbare Gussform für den Betonguss anfertigen.

Dank ihrer Eigenentwicklung konnten die ehemals 20 Mitarbeiter von Leidorf in den vergangenen Jahren Aufträge annehmen, die sie ohne die Anlage nicht bewältigt hätten. Die Zimmerei im Innviertel expandierte und bezog im Frühjahr 2021 eine neue Werkshalle. Dort will Firmenchef Alexander Leidorf künftig rund 50 Prozent mehr Zimmermänner beschäftigen als bislang.

Roboter und Künstliche Intelligenz revolutionieren den Holzbau

Noch erledigen Roboter in Zimmereien Standardarbeiten. Künftig könnten sie den Holzbau allerdings grundlegend verändern. An der Eidgenössischen Technischen Hochschule (ETH) in Zürich haben Forscher ein digitales Holzbauverfahren entwickelt, bei dem mehrere Roboter kooperieren und mit Holzbalken und -platten hochkomplexe Geometrien fast vollautomatisch umsetzen. Dazu führen sie die Werkstoffe zunächst einer Säge zu. Diese bezieht  aus dem digitalen Modell des anzufertigenden Bauwerks die Information darüber, in welchem Winkel sie Stiele abbinden und Platten zuschneiden muss. Die gleichen Daten nutzen auch die Roboter, um in den nächsten Arbeitsschritten Löcher für die Anschlüsse von Verbindungsbalken vorzubohren und Platten sowie Balken in der gewünschten Geometrie und Anordnung zusammenzusetzen.

Um zu verhindern, dass die Maschinen dabei miteinander kollidieren, haben die ETH-Ingenieure einen Algorithmus berechnet, der die Bewegungspfade der Roboterarme fortlaufend so berechnet, wie es der Baufortschritt erfordert. Nach dem digitalen Ballett müssen Zimmerer Balken und Platten nur noch verschrauben.

Roboter CNC-Bearbeitung im Video: Holzbau mit einer 40 m langen Linearachse und einem KUKA Roboter

Mit Robotern lässt sich Manpower und Material sparen

Mit dem Verfahren haben die Holzbauexperten bereits ein Wohnmodul für das sogenannte NEST-Gebäude auf dem ETH-Campus in Dübendorf bei Zürich gebaut. An dem Gebäude erproben die Ingenieure neuentwickelte Bauverfahren. Die Abkürzung „NEST“ steht für „Next Evolution in Sustainable Building Technologies“.

Da sie jeden Stiel dank der Unterstützung durch die Robotik und eine bei der Konstruktion genutzte Künstliche Intelligenz in einem anderen Winkel abbinden und in das Ständerwerk der Module einsetzen konnten, konnten die Schweizer Forscher diese ohne weitere Holzplatten aussteifen.

So sparten sie Material und senkten bei den derzeit horrenden Holzpreisen die Baukosten. Müssten Zimmerer jeden Stiel in einem anderen Winkel passgenau abbinden, würde die dafür erforderliche Arbeitszeit die Einsparung bei den Materialkosten wieder auffressen. Unterstützt durch Roboter können sie mit Holz jedoch selbst dann faszinierende und zugleich preislich wettbewerbsfähige Gebäude errichten, wenn die Preise für den nachhaltigen Baustoff hoch sind.

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