Innovation am Bau: Was bringt die Zukunft?

Auch wenn am Bau noch vieles in Handarbeit bewerkstelligt wird, hat die Digitalisierung schon längst Einzug gehalten. Allerdings ist der Weg zur komplett digitalisierten Baubranche, die von Experten als „Bauwirtschaft 4.0“ bezeichnet wird, noch weit. Vor allem in den Bereichen Planung und Arbeitsvorbereitung besteht noch Entwicklungspotenzial, das für mehr Effizienz und damit unterm Strich für günstigere Baukosten sorgen kann.

Bau- und Handwerksbetriebe dürften künftig verstärkt bei Beschaffung, Maschinen- und Personalplanung auf computergestützte Prozesse setzen, um Mitarbeitende und Maschinen optimal auszulasten, Leerlauf zu minimieren und teure Verzögerungen durch Planungsfehler zu vermeiden.

Nicht nur bei der Vorfertigung von Gebäudeelementen in der Fabrikhalle, sondern auch auf der Baustelle sollen künftig Roboter für mehr Effizienz und Produktivität sorgen. Sowohl Robotik-Unternehmen als auch Forschungsinstitute arbeiten an der Weiterentwicklung von Robotereinsätzen auf Baustellen.

Dabei geht es nicht darum, Handwerkerinnen und Handwerker zu ersetzen, sondern sie vor allem bei körperlich anstrengenden oder gefährlichen Arbeiten zu unterstützen – etwa beim Bohren von Löchern in Betondecken, dem Tragen und Platzieren von Mauersteinen oder dem Anbringen von Putz und Farbe an schwer zugänglichen Stellen.

Schon lange haben Industrieunternehmen und Bastler gleichermaßen die Vorzüge des 3D-Drucks entdeckt. Ob Ersatzteile für alte Geräte und Maschinen, Kunststoffteile in Kleinserien oder Prototypen: In der Kunststoffverarbeitung hat sich der 3D-Drucker als Standard-Produktionsverfahren etabliert.

Künftig soll sich der Siegeszug beim Bauen fortsetzen. Allerdings sind dabei noch einige Hürden zu meistern, denn die Herstellung ganzer Häuser im additiven 3D-Druckverfahren und die Verwendung von Beton statt Kunststoff stellt besondere Herausforderungen an die Technik.

Ein Durchbruch war die Fertigstellung des ersten 3D-gedruckten Wohnhauses im nordrhein-westfälischen Beckum, das 2021 bezugsfertig wurde. Zum Einsatz kam dabei ein Spezialbeton, der die empfindlichen Pumpdüsen nicht verstopfte und nach dem Auftragen schnell aushärten musste. Das Fertigungsverfahren lässt sich bislang nur beim Hochziehen der Wände anwenden – Zwischendecken und Dach müssen noch in klassischer Weise gefertigt werden.

Beton ist ein widerstandsfähiger und belastbarer Baustoff, doch Witterung und Beanspruchung können im Lauf der Zeit zu Rissen führen. Dringt dann Wasser in den Beton ein, können die Stahlarmierungen korrodieren – und dann ist die Stabilität gefährdet. Forscherinnen und Forscher suchen schon seit vielen Jahren nach Möglichkeiten, feine Risse frühzeitig erkennen und reparieren zu können, bevor gefährliche Schäden entstehen.

Eine Möglichkeit, dem Beton Selbstheilungskräfte zu verleihen, könnten Bakterien bieten. Bestimmte Arten produzieren beim Stoffwechsel Kalk, der sich auf der angrenzenden Oberfläche ablagert. Die Bakterien können mitsamt einem getrockneten Nährsubstrat dem Beton beigemischt werden. So lange kein Wasser eindringt, bleiben sie inaktiv. Erst durch Kontakt mit eindringender Feuchtigkeit beginnen sie sich zu vermehren und dichten dann mit dem ausgeschiedenen Kalk die Risse wieder ab.

Bislang befindet sich das Verfahren noch in der Erprobungsphase und ist für den großflächigen Einsatz zu teuer, weil dem Beton große Mengen an Bakterien und Nahrung zugefügt werden müssen. Doch wenn sich neben einer verbesserten Nährlösung noch Bakterienstämme finden, die sich im Bedarfsfall besonders schnell vermehren, könnte der Durchbruch für die kommerzielle Anwendung kommen.

Wenn Deutschland seine Klimaschutzziele einhalten will, muss die energetische Sanierung im Gebäudebestand schneller als bisher voranschreiten. Für Beschleunigung soll die serielle Sanierung sorgen, bei der das Haus eine vorgefertigte und gedämmte Fassade erhält. Im Vergleich zur herkömmlichen Dämmung mit Dämmplatten und neuem Außenputz lässt sich damit viel Zeit sparen.

In Frage kommt die serielle Sanierung vor allem für Mehrfamilienhäuser und Wohnblocks, wo die Effizienzgewinne im Vergleich zur traditionellen Dämmung weitaus höher sind als bei Einfamilienhäusern. Im ersten Schritt wird die bestehende Außenhülle millimetergenau mit Lasergeräten vermessen. Dann werden die Fassadenelemente mitsamt Fenster und Türen maßgefertigt, zur Baustelle geliefert und dort an der alten Hauswand montiert. Danach müssen nur noch die alten Fenster und Außentüren entfernt werden, und die Sanierung ist abgeschlossen.

Vorteilhaft ist die serielle Sanierung auch für die Bewohnerinnen und Bewohner der Gebäude: Statt wochenlang mit Baulärm und Baustellenschmutz leben zu müssen, können sie innerhalb weniger Tage vom neuen Wohnkomfort und niedrigeren Heizkosten profitieren.