Eine gerade Ziegelwand ist nicht unbedingt eine klimaoptimale Wand. Für eine Ziegelfassade wäre es am besten, wenn man jeden einzelnen Ziegel in einer spezifischen Winkelstellung verbaut – je nachdem, wie stark verschattet die Hauswand an der entsprechenden Stelle ist. Was sich wie höhere Mathematik anhört, hat die TU München in einem Workshop mithilfe eines Design-Konfigurators und einem Bauroboter erprobt.
Der Workshop der Technischen Universität München (TUM) fand bei der Bauinnung München-Ebersberg unter Mitwirkung der dortigen Lehrlinge statt. Die Ziegelwand mit dem optimiertem, „ungeraden“ Design gegen zu starke Hitzestrahlung haben die jungen Handwerker aber nicht allein hochgezogen. Stattdessen war menschlich-maschinelle Kooperation angesagt. Beim Mauern half ein an der TUM entwickelter Roboter. Er unterstützte die Lehrlinge insbesondere bei der exakten Platzierung der Ziegel .
Computer-simulierte Ausrichtung
Ohne die Roboterhilfe hätte diese spezielle Wand gar nicht gebaut werden können, denn von 1.700 Ziegeln, die im Rahmen des Workshops verbaut wurden, sitzen mehr als 200 nicht exakt übereinander. Die einzelnen Ziegel der äußeren Fassadenschicht nehmen stattdessen eine ganz bestimmte, vorab genau berechnete Ausrichtung in der Wand ein. „Sie drehen sich mit unterschiedlichen Winkeln aus der Wand“, erläutert die Architektin Julia Fleckenstein, die bei der Forschungsgruppe für Digitale Fabrikation an der TUM mitarbeitet.
Das individuelle Design erfolgte aber nicht primär aus optischen Erwägungen, sondern um die Fassadenstruktur klimaoptimiert zu gestalten und damit einen möglichst guten Hitzeschutz zu gewährleisten. Wie genau die einzelnen Ziegel auszurichten sind, wurde vorab am Computer simuliert. Ein digitaler Design-Konfigurator verarbeitete Daten zur realen Verschattung und Sonneneinstrahlung am geplanten Wandstandort und berechnete daraus für jeden einzelnen Fassadenziegel die exakte klimaoptimale Stellung.
Roboter ermöglicht Präzisionsarbeit
Der vom Design-Konfigurator errechnete digitale Zwilling der Wand wurde im Roboter gespeichert. Der Roboterarm ist mit einem Greifer ausgestattet und auf einer mobilen Basis montiert, die bei Bedarf nach links und rechts fahren kann. So erreichte er jede beliebige Stelle an der etwa 4 x 2,50 m großen Wand.
„Der Roboter bringt die Präzision, wo Menschen an ihre Grenzen stoßen“, sagt Markus Bruckner, Ausbilder für Maurer und Stuckateure bei der Bauinnung München-Ebersberg. Anstatt Handwerkerinnen und Handwerker zu ersetzen, ergänzt er deren Fähigkeiten. Drei von Bruckners Auszubildenden haben an der Wand mitgearbeitet. „Das war zu Beginn sehr gewöhnungsbedürftig, wenn plötzlich ein Roboterarm mitarbeitet“, gesteht Maurerlehrling Dragan Stanojevic. „Inzwischen kann ich mir das sehr gut vorstellen.“
„Der Workshop macht deutlich: Kollaborative Robotik bedeutet nicht den Ersatz von Handwerk, sondern dessen gezielte Erweiterung“, bestätigt auch Kathrin Dörfer, Professorin für Digitale Fabrikation an der TUM, die den Workshop zusammen mit Obermeisterin Laura Lammel von der Bauinnung München-Ebersberg initiiert hat: „Gerade das Zusammenspiel von digitaler Planung, robotischer Ausführung und handwerklicher Finesse schafft neue Möglichkeiten im Bauprozess.“
55 cm dicke Wand
Insgesamt 55 cm dick ist die Workshop-Mauer am Ende geworden. Das sind 20–25 cm mehr als üblich. „Außen kommen witterungsbeständige Klinker oder imprägnierte Ziegel zum Einsatz, innen sollten es Dämmziegel sein, hier vorerst mit Lochziegeln angedeutet“, erklärt Julia Fleckenstein. Finanziell gefördert wurde der Workshop übrigens von der Bayerischen Transformations- und Forschungsstiftung „Climate Active Envelopes“.
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Ein kurzes Video zum Workshop, das den Mauerbau und die Zusammenarbeit mit dem Roboter illustriert, hat die TU München unter diesem Link auf Youtube veröffentlicht.
