Die Zukunft des Dachs – Prozesse und Werkzeuge neu denken

Flächenversiegelung, Fachkräftemangel und die nachhaltige Rohstoffnutzung: Das wird die Bauwirtschaft auch in Zukunft beschäftigen; Herausforderungen, die auch die (Neu-)Gestaltung von handwerklichen Prozessen bedarf. Das betrifft auch Dachkonstruktionen und Dacheindeckungen.

Dächer neu gedacht

Was Eternit-Gründer Ludwig Hatschek Ende des 19. Jahrhunderts antrieb, ist in die DNA des Unternehmens eingegangen. Denn Innovations- und Pioniergeist des Faserzementerfinders sind auch heute die treibenden Kräfte des international erfolgreichen Traditionsbetriebs aus Oberösterreich. Die Expert*innen bei Eternit wissen, dass dieser Erfolg früher wie heute auf innovativen Ideen fußt. Deshalb werden die Dächer, die in Zukunft unsere Häuser decken sollen, neu gedacht.

Die beliebte Dacheindeckung aus Faserzement ist unzerbrechlich, wasserdicht, langlebig, frost- und feuerbeständig, bietet also alles, was eine moderne Dacheindeckung braucht. Und Eternit ist schon seit vielen Jahren bemüht, die HandwerkerInnen des Landes optimal auszubilden, denn seit etwa 70 Jahren werden in der Eternit-Partner-Akademie Dachdecker*innen geschult, damit sie dort das Material und die grundlegenden Deckungsarten kennenlernen. Die Eternit-Dachdeckerschule ist so zu einem zentralen Bestandteil der Dachdeckerausbildung in Österreich geworden.

Soweit so gut, dennoch rangiert der Dachdeckerberuf im Jahr 2021 in der Liste der bundesweiten Mangelberufe auf dem besorgniserregenden 10. Rang, noch vor den diplomierten Gesundheits- und Krankenpfleger*innen. Mitunter liegt dort das Problem. Das beste Produkt hat keinen Mehrwert, wenn es nicht durch Handwerker*innen optimal verarbeitet wird. Den Bedarf der Bauherr*innen können die Dachdecker*innen aktuell nicht decken, Eternit will deshalb als nächsten Innovationsschritt Dächer neu denken, Prozesse vereinfachen und damit auch den Dachdeckerberuf zugänglicher machen. Dazu gehört auch, den Aufbau eines Daches kritisch zu hinterfragen.

Als Basis eines Dachs dient der Sparren mit der Schalung und die Unterdeckbahn. Bauphysikalisch ist das optimal, denn Feuchtigkeit aus dem Hausinneren kann durch die Dämmung diffundieren und wird über den Hinterlüftungsspalt unter der Dacheindeckung abgeführt. Vor allem die Ausführung dieser „Zwischenschicht“ zwischen der statisch tragenden Dachkonstruktion und der Dacheindeckung hat sich seit Jahrzehnten kaum verändert. Speziell die Arbeiten auf der Baustelle, um den Hinterlüftungsraum aufzubauen, die Dacheindeckung dort zu befestigen und vielen Jahren Halt zu geben, ist nicht nur sehr arbeitszeitintensiv und somit personalintensiv, sondern auch gerade deshalb ein Kostentreiber.

„Wir möchten den Hinterlüftungsraum des Daches in den kreativen Ring schicken und uns gemeinsam mit Kreativen darüber Gedanken machen, wie wir diesen Bereich des Daches so ausführen können, dass wir die Eindeckung der Zukunft einfacher und kostengünstiger auf die Dachfläche bringen.“

Christoph Pohn, Produkt- und Innovationsmanager Eternit

Bestandsgebäude: Umweltschutz statt Leerstand

Neben dem Mangel an Fachkräften ist es ebenso wichtig, bestehende Prozesse und Baugewohnheiten zu überdenken, um das Bauen nachhaltiger zu machen. In Österreich wurden im Jahr 2019 44 km² Boden verbraucht, etwa 20 km² wurden für Siedlung, Verkehr oder Gewerbe versiegelt. Diese enorme Flächenversiegelung schadet bekanntermaßen der Umwelt. Neben den Einkaufstempeln in Stadtrandnähe boomt auch der Bau von Einfamilienhäusern, dabei ist der Leerstand in Österreich hoch.

Man müsste nicht zwingend neu bauen, denn für jede Familie, die in Österreich in einem Eigenheim leben möchte, steht bereits ein Einfamilienhaus leer. Nachhaltig bauen heißt auch, im Bestand zu bauen. Graue Energie („embodied carbon“), also jene Energie, die das Bauwerk selbst in sich trägt, z. B. durch die Herstellung des eingesetzten Betons, ist in Bestandsgebäuden bereits gebunden. Deshalb wird auch zukünftig Bauen, Sanieren und Nachverdichten im Bestand ein wesentlicher Baustein für nachhaltigeres Bauen sein und das umfasst auch Dachsanierungen.

Über den Tellerrand geschaut

Die Industrie legt vielerorts die Scheuklappen ab und geht neue Wege. Man lässt sich von anderen Disziplinen inspirieren und schaut über den Tellerrand. So können beispielsweise neuen Technologien Impulsgeber für die Neugestaltung handwerklicher Prozesse fungieren.

Ein beeindruckendes Beispiel, wie man digitale Hilfsmittel für den Dachbau nutzen kann, zeigt das ITA Institut für Technologie in der Architektur der ETH Zürich. Die neuartige Dachkonstruktion des Arch_Tec_Lab besteht aus 48.624 kleinteiligen Holzelementen mit einer Gesamtfläche von 2.308 m². Es zeigt die Potenziale der Verknüpfung von digitalen Fertigungstechniken mit nachhaltigen Baumaterialien wie Holz. Die robotische Verarbeitung der Holzelemente zu einzelnen Trägern ermöglicht eine effiziente Herstellung der freigeformten Dachgeometrie. Dachstruktur, Statik und die Bereitstellung der Produktionsdaten wurden in einem integrierten digitalen Planungsprozess miteinander verbunden.

„Das Material fürs Dach neu zu denken reicht nicht aus, um künftigen Herausforderungen gewachsen zu sein. Wir müssen einen Schritt weitergehen und die dahinterliegenden Prozesse mitdenken und überdenken.“

Christoph Pohn von Eternit

Prozesse kreativ denken

Zugänge für das Neudenken von Prozessen gibt es bereits viele, so zum Beispiel in der Mode oder der Kunst. In vielen Sparten wurden durch den Einsatz von Robotern neue Anwendungen entwickeln, die ohne sie nicht möglich wären. Dabei gilt es zu beachten, dass Komplettautomatisierung nicht das Ziel sein kann und innovative Digitalisierungsprozesse ohne Prozesswissen nicht viel wert sind.

Industrieroboter nicht als reine Fertigungsmaschinen zu betrachten, sondern als Schnittstelle zwischen digitaler und physischer Welt, ist der Zugang der „Kreativen Robotik“. Das Labor für Kreative Robotik an der Universität für künstlerische und industrielle Gestaltung in Linz unter der Leitung von Univ.-Prof. Johannes Braumann denkt Industrierobotik kritisch:

„Oft werden gewisse Prozesse hergenommen und automatisiert und damit ist es dann häufig erledigt. Das bringt Sparten und Unternehmen aber nicht unbedingt weiter.“

Johannes Braumann, Creative Robotics

Probleme ermöglichen neue Denkansätze und von den Erfahrungen anderer Disziplinen kann auch die Bauwirtschaft profitieren.

„Wer sagt, dass Textilien flach zugeschnitten werden müssen? Muss Mode geschneidert werden, kann Mode auch wachsen? Darüber denken Designer schon länger nach. Und auch in der Bauindustrie wird der Kreativraum geöffnet.“

Johannes Braumann, Creative Robotics

Handwerkliches Prozessverständnis als Basis für Kreative Robotik

Auf Intuition, Sensorik und Erfahrung baut der Mensch Prozesse auf, Maschinen und Roboter haben dieses Vorwissen nicht, es ist aber für ihre einwandfreie Funktionsweise essenziell. Die Herausforderung liegt nun darin, der Maschine das nötige Prozesswissen und Logiken zu vermitteln. Dafür muss man handwerkliche Prozesse umfassend verstehen. Abläufe, über die der Mensch nicht nachdenken muss, müssen in ihre Einzelteile zerlegt und dem Computer als Software übersetzt werden.

„Die Software und ihre Logik kann nur funktionieren, wenn die umgebenden physischen Prozesse funktionieren. Eine für den Menschen einfache Aufgabe, wie einen Stab in ein Loch zu stecken, ist für einen Roboter schwieriger, weil beim Menschen viele Dinge sensorisch funktionieren, darauf kann der Roboter nicht zurückgreifen. Es geht darum, handwerklich intuitives Wissen für die Maschine strukturiert erschließbar zu machen.“

Johannes Braumann, Kunstuni Linz

Bei all den Bemühungen stellt sich auch die Frage nach dem Zweck der Digitalisierung und in welchen Bereichen Digitalisierung Sinn macht, um nicht dem reinen Selbstzweck der Digitalisierung zu verfallen. Dort, wo Maschinen beispielsweise multifunktional für verschiedene Zwecke eingesetzt werden können, wo Handwerker*innen unterstützt werden – also der Einsatz eines Roboters einen Mehrwert generiert, anstatt Tätigkeiten zu übernehmen –, wo arbeiten erleichtert werden oder die Sicherheit erhöht wird, dort machen Roboteranwendungen sicherlich Sinn.

„Es geht nicht darum, Menschen durch Roboter zu ersetzen. In vielen Sparten gibt es gar niemanden zu ersetzen, weil Fachkräfte fehlen. Viel besser nutzt man Roboter, wenn sie als Werkzeug eingesetzt werden, um neue Anwendungen zu entwickeln.“

Johannes Braumann, Kunstuni Linz

Roboter: Werkzeuge in adaptierten Prozessen

Roboter sind also als Werkzeug zu sehen, und sie können auch zu mehr Nachhaltigkeit am Bau beitragen, z. B. indem durch ihren Einsatz weniger Materialverschnitt anfällt oder mehr Materialausnutzung, als es per Hand erzielbar ist. Durch die Veränderung der Arbeitsprozesse und den Einsatz von Robotern können Holzressourcen nutzbar gemacht werden, die ansonsten der Verwertung zugeführt worden wären.

Auch bei Genauigkeiten und der Standardisierung liegen die Vorteile für die Bauindustrie durch die Robotik auf der Hand. Bei der maschinellen Vorfertigung funktionieren wiederholbare Systeme z. B. in der Dachfläche bereits gut, der Teufel liegt oft im Detail, z. B. bei den Dachanschlüssen. Die Komplexität von Baustellen stellt also nach wie vor ein Hindernis für den Einsatz von Robotern in der Bauwirtschaft dar.

„Details müssen oft am Dach vor Ort entschieden werden. Vieles kann man vorher kaum wissen. Darin liegt das Geheimnis des Handwerkers vor Ort. Wir müssen uns die Frage stellen, wie ein Dachdeckprozess aussehen könnte, der mit einem Roboter unterstützt werden kann. Digitalisierung ist nicht das Maß aller Dinge, aber es geht um die Weiterentwicklung von Prozessen und da muss auch digital und kreativ gedacht werden.“

Christoph Pohn, Eternit

Das braucht es fürs Neudenken von Prozessen

Für die Weiterentwicklung von Prozessen darf man keine Angst vor der Digitalisierung haben und man muss über die entsprechenden digitalen Skills verfügen. Komplexe Prozesse können nicht so ohne Weiteres digital abgebildet werden, dafür braucht es technische Fachkenntnis über bestimmte Parameter und Maschinenkenntnisse. Durch die Kombination aus Maschine, Material und Software entstehen neue Anwendungsmöglichkeiten, die nicht entstehen würden, würde man klassische Lösungswege gehen.

„Man muss ja nicht mit dem Roboter aufs Dach, aber Inputs aus anderen Bereichen z. B. aus der Mode oder der Kunst zeigen die Fingerfertigkeit eines Roboters. Das Wissen darüber können wir für unsere Anwendungen nutzen.“

Christoph Pohn, Eternit

Gesucht: Innovationen fürs Dach

Bei Eternit liegt der Innovationsgeist schon seit Gründerzeiten in der DNA. Aus der Zusammenarbeit mit Designer*innen wie Rainer Mutsch, Willy Guhl oder Julia von Sponeck entstanden aus dem Werkstoff Designmeisterwerke. Beim virtuellen Firmenbesuch gewährt Eternit Einblick in die Produktion, das Material und auch die Herausforderungen, die das Unternehmen zukünftig gerne gemeinsam mit Kreativen und Designern lösen möchte:

Im Herbst werden ausgewählte Unternehmen gemeinsam mit kleinen Teams von Kreativschaffenden in zwei Tagen an innovativen Ideen für konkrete Herausforderungen arbeiten. Auch Eternit hat hier eine Challenge gestellt und möchte im Rahmen unseres Creative Ideathons das Dach neu denken, siehe auch Herausforderungen in der Architektur-, Möbel- und Baubranche gemeinsam meistern – Bei Interesse zur Teilnahme am Ideathon bitte gerne bei wolfgang@creativeregion.org vorab informieren.

Mehr über Eternit, Kreative Robotic und aktuelle Herausforderung am Dach haben Christof Pohn und Johannes Braumann uns und den anwesenden Architekt*innen, Designer*innen und anderen Creatives im Rahmen des Talks Advanced Sustainable Architecture: Das Dach gegeben. Eine Video-Aufzeichnung davon gibt’s hier: