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Vorfertigung im internationalen Vergleich

Albrecht Hanser
Erschienen in
Zuschnitt 6: vor fertig los!
Juli - September 2002
Konzerthaus in Lahti, Finnland

Bauen ist in Deutschland, Österreich und der Schweiz (D-A-CH) im internationalen Vergleich unverhältnismäßig teuer. Ein Blick ins Ausland zeigt, dass der vorgefertigte Holzbau hier Abhilfe schaffen könnte.  Durchschnittlich neun Jahreseinkommen einer Familie sind notwendig, um in den oben genannten Ländern ein Eigenheim erwerben zu können. Das ist doppelt soviel wie etwa in den Niederlanden. Dementsprechend gering ist die Wohneigentumsquote in Österreich und den westlichen Nachbarländern. Beeinflussen lassen sich meist nur die reinen Baukosten, die mit 50 Prozent den größten Anteil an den Gesamtkosten darstellen. Die Vorfertigung, also die Verlagerung der Arbeit von der Baustelle in die Werkstatt, kann dazu beitragen, die Baukosten zu senken und damit Wohneigentum einer breiteren Bevölkerungsschicht zugänglich zu machen.  

Fertigungsarten in Skandinavien
In Skandinavien hat das Holzhaus als Eigenheim eine lange Tradition. In Norwegen werden durchschnittlich 80 Prozent der Einfamilienhäuser in Holz gefertigt. Norwegische Häuser sind in der Regel nicht unterkellert und ein- oder zweigeschoßig. Ein Hohlraum zwischen Planum und Erdgeschoßboden dient der Verlegung der Grundleitungen. Aufgehende Wände werden meist fertig beplankt in Holztafelbauweise geliefert, die Ausführung der Decken erfolgt als Holzbalkenlage mit entsprechendem Aufbau. Der Dachstuhl wird vom Zimmermann aufgeschlagen, wobei oft eine Nagelplatten- oder Fachwerkbinderkonstruktion oder Doppel-T-Träger aus Holz zum Einsatz kommen. Insgesamt also ein hoher Einsatz vorgefertigter Elemente.

Kostengünstiges Bauen in Skandinavien bewirken folgende Faktoren: 

  • Günstige Bodenpreise von durchschnittlich 8 Prozent der Gesamtbaukosten (D-A-CH => 25%).
  • Enorme Rationalisierungsmaßnahmen in den Achtzigerjahren. 1988 produzierte ein Beschäftigter der Holzbauindustrie (inklusive Verwaltung, Vertrieb und Planung) ca. 2,5 Häuser im Jahr, 1991 waren es bereits ca. 4,3 Häuser. 
  • Aufgrund einer meist schlichten Architektursprache, konstruktiv einfacher Details und rationeller Produktion betragen die reinen Baukosten pro m² Nutzfläche z.B. in Norwegen ca. Euro 500 - 800,- im einfachen Standard, in gehobener Ausführung erhöht sich der Preis auf bis zu Euro 1.000,-. 
  • Aufgrund fast immer gleicher Konstruktionen (z.B. Holzständertiefe, -abstand) hat sich die Zulieferindustrie diesen angepasst und z.B. die Dämmstoffdicke und -breite darauf abgestimmt.
  • In Skandinavien ist es durchaus üblich, Elektroleitungen und Heizungsrohre sichtbar zu führen oder sie in einem Sockelkanal zu verlegen.
  • Das gegenseitige Vertrauen aller am Bau Beteiligten ist stark ausgeprägt. Viele Verträge werden mündlich geschlossen, Bauprotokolle wie bei uns üblich sind eine Ausnahme. Dieses Vorgehen spart Zeit, Kosten und oftmals auch Nerven.

Fertigungsarten in Nordamerika
Amerikanische und Kanadische Holzhäuser werden zu 90 Prozent in der »timber frame« - Bauweise erstellt (auch »two by four « - Bauweise). Der Oberbegriff »timber frame« fasst das am häufigsten verwendete »platform framing« (geschoßhohe Holztafelkonstruktion, Holzbalkendecken, Holzbalkendach) und das eher selten angewandte »balloon framing« (haushohe Holztafelkonstruktion mit dazwischen gehängten Holzbalkendecken) zusammen. Dabei sind vorgefertigte Wand- oder Decken- bzw. Dachbauteile selten. Es dominiert die Baustellenfertigung. Kostengünstiges Bauen wird in Nordamerika durch folgende Faktoren bewirkt:
_Es werden nur wenige einheitliche, gehobelte und auf Normlängen geschnittene Querschnitte für sämtliche Bauteile der Tragkonstruktion angewandt. Diese werden, farblich nach Querschnitt sortiert, auf die Baustelle geliefert.
_Meist ungelernte Arbeiter nageln oder schießen händisch die einzelnen Querschnitte zu Elementen zusammen. Enge Achsabstände von ca. 30-60 cm sind die Regel. Die Aussteifung erfolgt über aufgenagelte Holzwerkstoffplatten. Die Arbeit ist meist ohne Montagegerüst möglich, da das geschoßweise Bauen des »platform framing« mit der Geschoßdecke gleich die nächste Arbeitsebene darstellt.
_Verwendung von genormten Aussteifungsplatten für verschnittfreies Arbeiten. Nach dem Plattenmaß richten sich sowohl die Geschoßhöhe als auch die Wandlänge, die Tür- und Fensterausschnitte. Diese Konstruktion erfordert kein Raster der Stiele und ist daher flexibel bezüglich Veränderungen.
_Neben der reinen Baustellenfertigung sind seltener vorfabrizierte Häuser, die vom Grad der Vorfertigung unseren Fertighäusern entsprechen, am Markt.
_Vollständig vorgefertigte Häuser oder Haushälften werden als Serienprodukt an wenigen Standorten produziert. Niedrige Transportkosten machen sie in den USA zur Alternative und ihr Marktanteil steigt.
_Amerikanische Bauherren betrachten ihr Eigenheim als Gebrauchsgut. Aufgrund berufsbedingter Mobilität ziehen sie durchschnittlich alle 6-10 Jahre um. Dabei versuchen sie, ihr Haus mit Gewinn zu verkaufen, um ein hochwertigeres Haus an anderer Stelle bauen oder kaufen zu können. So entsteht eine Kette vom kleinen, preisgünstigen Haus - niedrige Bodenpreise erlauben den Kauf bereits in jungen Jahren - zum großen, hochwertigen Eigenheim.

Fertigungsarten in Japan
Das japanische Wohnhaus ist traditionell ein Holzhaus. Cirka 600.000 bis 700.000 Holzhäuser pro Jahr werden vor allem auf dem Land errichtet, davon 530.000 in »post + beam« -Bauweise, ca. 90.000 in Raumzellenbauweise und etwa 40.000 in amerikanischer »platform framing« -Bauweise. Insgesamt beträgt der Holzhausanteil an den Neubauten in Japan ca. 40 bis 50 Prozent. 

Robotergerechte »post +beam« -Bauweise oder Precut-Bauweise
Das traditionelle japanische Holzhaus wurde vor Ort vom Daikusan oder Zimmerer errichtet. Facharbeitermangel, eine steigende Baunachfrage und der weitverbreitete Einsatz von PCs führten ab 1975 zur Entwicklung der Precut-Bauweise, einer weitgehend automatisierten Fertigung.

Anfangs stellten Planungs- und Konstruktionsfehler, die zwangsläufig vom Maschinenbediener in die Precut-Maschine übertragen wurden, ein großes Problem dar. In der Folge entstanden Programme zur Überprüfung der Baubarkeit. Ab 1985 wurde die Software weiter zu einem CAD CAM System entwickelt. Die Produktivität gegenwärtiger Anlagen ist ca. 30mal so hoch wie die der herkömmlichen Zimmerei. In einer Precut-Fabrik arbeiten 1-2 Personen an einer Fertigungsstraße, die täglich ca. 120 bis 200 Quadratmeter Boden- oder Wandfläche herstellt. Die Anzahl der Fabriken, die sich der CAD CAM-Technologie bedienen, nahm ab 1985 schlagartig zu, ebenso die Anzahl der mit dieser Baumethode hergestellten Häuser. 

Raumzellenbauweise
Eine Alternativentwicklung zum traditionellen japanischen Holzbau ist der Fertigbau mit Raumzellen, der interessanterweise vom Chemiekonzern Sekisui entwickelt wurde. Als Bauherr kann man mit Hilfe von 3D-Simulationen sein Traumhaus erleben und sich auch gleich mögliche Finanzierungen vorschlagen lassen. Wenn dem Bauherrn der Entwurf gefällt und die Finanzierung entspricht, kann er das Haus in Auftrag geben und rund 40 Tage später bereits einziehen. Auf der Baustelle werden die Raumzellen auf dem vorbereiteten Fundament in ca. 4 - 6 Stunden zu einem 120 Quadratmeter großen Haus montiert. Der so erreichte Vorfertigungsgrad beträgt ca. 85 Prozent. Ein solch anlagenintensiver Betrieb stößt ca. 5.000 - 10.000 Häuser pro Jahr aus bei einem Umsatz von einer halben bis einer Milliarde Euro.

Fertigung in Deutschland, Österreich und der Schweiz
Beim Holzbau in Deutschland, Österreich und der Schweiz kommen alle gängigen Systeme mit mehr oder weniger entwickelten Vorfertigungsmethoden zur Anwendung. Gängige Systeme sind der Holzrahmen-, der Holzskelett- und der Holztafelbau sowie die Massivbauweise in Holz. Der Bau mit Raumzellen ist in seiner Verbreitung beschränkt.

Massivbauweise in Holz

Massive Holzelemente werden zunehmend für Wand-, Decken- und Dachkonstruktionen eingesetzt. Es sind dies u.a. Brettstapel-, Brettschichtholz- oder Brettsperrholzelemente und Holzblocktafeln. Charakteristisches Merkmal dieser Elemente ist das maschinelle, kreuzweise Verleimen und/oder Nageln stabförmiger Bauteile, meist gehobelter Bretter, zu großen, flächigen und tragenden Massivkonstruktionen. Fenster- und Türausschnitte sowie vorgehängte Fassadenbekleidungen werden bereits im Werk realisiert. In der Regel werden diese Elemente geschoß-, seltener gebäudehoch hergestellt, ihre Länge erstreckt sich meist über einen Raum oder über das ganze Haus, je nach Transportmöglichkeit.

Holzskelettbau, Holzrahmenbau
Im Holzskelettund Holzrahmenbau beschränkt sich der Grad der Vorfertigung auf die Herstellung stabförmiger Bauteile für Wand, Decke und Dach. Hier stehen seit Jahren bewährte CNC-gesteuerte Abbundanlagen zur Verfügung. Sie zeichnen sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit und einen geringen Programmieraufwand aus. 

Holztafelbau
Der Holztafelbau erlaubt die Vorfertigung flächiger Bauteile. Neben der zur Aussteifung aufgebrachten Beplankung können sämtliche weitere Schichten einer Wandkonstruktion, Fenster und Türen sowie notwendige Installationsleitungen bereits im Werk montiert werden. Auch sind für Decken- und Dachelemente jeweils getrennte Produktionsstraßen zur Vorfertigung möglich.

Neben den oben bereits erwähnten Abbundanlagen kommen weitere Automaten wie Nagelbrücke und Autotacker zum Einsatz. Eine automatische Tischlängenoptimierung markiert den Stand der Technik. Bis zu drei Bauvorhaben laufen in der Fertigung parallel, denn das System errechnet die wirtschaftlichste Belegung der zur Verfügung stehenden Arbeitstischlänge von bis zu 12 Metern. Vornehmlich die Großbetriebe der Fertighausindustrie - im klassischen Sinne sind sie dem holzverarbeitenden Gewerbe zuzuordnen - arbeiten nach diesem System. Vorhandene Tendenzen in der Fertighausindustrie, sich nahe am Massivbau zu positionieren, sind rückläufig, seit der moderne Holzbau an Prestige und Verbreitung gewinnt.

Resümee
Der Vorfertigungsgrad im Holzhausbau ist nach derzeitigem Stand der Technik in Deutschland, Österreich und der Schweiz gegenüber anderen europäischen Ländern als gut, gegenüber Nordamerika als sehr gut zu bezeichnen. Zum Einsatz kommen alle gängigen Holzbausysteme, wobei in jüngster Zeit vermehrt die Massivbauweise in Holz in den Vordergrund drängt. Vielleicht auch deshalb, weil diese den Holzbau dem klassischen Massivbau annähert (»Klopftest«).

Repräsentativer amerikanischer Holzbau, Westküste, USA
Quinault Lodge am Lake Quinault, Washington, USA

Text

Albrecht Hanser
  • Studium der Architektur und Stadtplanung an der Universität Stuttgart
  • 1995 - 97 im Büro Hermann Schröder +Sampo Widmann, München
  • 1998 Assistent am Lehrstuhl für Baurealisierung und Bauinformatik, TU-München
  • seit 1999 eigenes Büro in Langenargen Bodensee