Robotergefertigte Schalungen

Robotergefertigte Schalungen

Katharina Weber | 23. September 2019 | Digitalisierung

Dank der Robotik können immer komplexere Betonelemente hergestellt werden. Die Filigran Bauelemente AG in Oberdiessbach BE hat mit ihrem Roboter Modellit die automatisierte und digitalisierte Formenfertigung eingeführt. Dabei handelt es sich um eine Fräsanlage in Form eines siebenachsigen Industrieroboters. Auf Basis von digitalen Pläne fräst er aus Sagex-, Holz- oder Kunststoffkuben ein dreidimensionales Negativmodell, das direkt als Schalung dient, oder – bei aufwendigeren Formen – ein Positivmodell, das als Vorlage für die Schalungsherstellung fungiert. Obwohl das Verfahren auf den ersten Blick umständlich erscheint, sind Zeit- und Kostenersparnis enorm. Der geschäftsführende Inhaber Markus Hirschi spricht im Interview über runde Formen, fehlende Fachkräfte und die Zukunft der Bauindustrie.


Markus Hirschi, Filigran AG













Markus Hirschi ist eidgenössischer diplomierter Baumeister. Als Inhaber und Geschäftsführer der Filigran AG in Oberdiessbach BE ist er stets auf der Suche nach innovativen Lösungen für die Fertigung von Betonelementen.



Wie sind Sie auf die Idee gekommen, den Modellit-Roboter anzuschaffen?
Schon vor einigen Jahren habe ich festgestellt, dass Architekten vermehrt dreidimensionale, runde und organische Formen in der Fassadengestaltung planen. Allerdings ist zum einen der Aufwand gigantisch, um solche Formen händisch herzustellen, zum anderen können nur sehr wenige Fachkräfte solch komplexen Schalungen ausführen.

Relativ schnell kam mir dann die Idee mit dem Roboter. Es klang ganz einfach: Man bekommt vom Architekten die Daten digital geliefert, übergibt sie dem Roboter, der dann die entsprechende Schalung fräst. Es dauerte allerdings ziemlich lange, bis ich eine Firma gefunden habe, die eine solche Anlage anbieten konnte. Unsere Anlage stammt von der Firma Kuka aus Deutschland, ist auf Sonderanfertigungen mit erhöhten Anforderungen spezialisiert und ist die dritte ihrer Art – weltweit. Insofern habe ich ziemliches Neuland betreten.


Modellit-Roboter, Filigran
Der siebenachsige Modellit-Roboter in Oberdiessbach ist weltweit der dritte seiner Art. Aus Sagex, Holz oder Kunststoff fräst er Schalungen für Betonelemente – bevorzugt runde Formen. Foto: Filigran AG


Was haben Sie für den Roboter ausgegeben, und hat sich die Investition gelohnt?
Das Investment in die Anschaffung des Modellit-Fräsroboters, die Software-Entwicklung, die baulichen Anpassungen im Werk sowie die Personalschulung bewegte sich in einem tiefen siebenstelligen Frankenbereich. Nicht wirklich bezifferbar sind in der Anschaffung jene unvorhersehbaren Kosten, welche bei Pionierprojekten immer anfallen. Bislang hat sich die Investition noch nicht amortisiert, aber für die Zukunft stellt der Roboter eine grosse Chance dar. Die bereits abgeschlossenen Bestellungen waren ein voller Erfolg, und aktuell arbeiten wir an verschiedenen neuen Aufträgen. Der Lernaufwand ist noch relativ hoch, wir müssen uns das Know-How selbst erarbeiten.


Was ist der Vorteil zu einem 3D-Drucker?
Es sind viele Bemühungen im Gange einen 3D-Drucker zu entwicklen, der mit Beton druckt. Momentan eignet sich das Material aber noch nicht zum Drucken. Vielleicht wird sich das irgendwann ändern. Für die Schalung kann man zwar mit einem 3D-Drucker das Positivmodell herstellen, allerdings ist man dabei auf die Grösse von circa einem Kubikmeter beschränkt. Ein Fassadenelement kann man damit nicht drucken. Mein Roboter hingegen kann Schalungen herstellen, die Volumina von bis zu acht Kubikmetern beinhalten.


Welche Beschränkungen in Form, Grösse oder Material bestehen?
Von der Form her gibt es Grenzen bei gewissen Hinterschneidungen, aber eigentlich ist sehr vieles möglich. Wir sind ein kleiner Familienbetrieb und daher mit dem Gewicht bei den Krananlagen beschränkt. Grundsätzlich kann man aber mehrere Teile mit dem Roboter herstellen und zu einem sehr grossen Betonelement verbinden. Grossformatige Schalungen stellen wir mit Sagex her. Man kann sie zwar auch aus Kunststoff oder Holz machen, aber das ist eine Kostenfrage.


Bei welchen Bauteilen wird der Modellit-Roboter klassischerweise eingesetzt?
Standardartikel sind zum Beispiel Mass-Kanalisationsschachtböden. Prädestiniert ist der Roboter auch für speziellere runde Formen, die sich nur sehr schwer per Hand herstellen lassen. Für gerade, flache Platten ist die herkömmliche Schalung mit einem Stahlschalungstisch und grossformatigen Schalungsplatten und Matritzen immer noch die erste Wahl. Aber sobald es ins Runde geht, liegt der Vorteil eindeutig beim Roboter.


runde Schalung
Runde Schalungen sind manuell nur sehr schwer herzustellen. Dann kommt der Modellit-Roboter zum Einsatz, wie bei diesem Becken. Fotos: Filigran AG


Wie haben Sie Ihre Mitarbeiter mit der neuen Arbeitsweise vertraut gemacht?
Das ist immer noch eine sehr grosse Herausforderung. Interessanterweise spricht die ganze Welt von Digitalisierung und Industrie 4.0. Aber man kann nirgends einen Kurs besuchen, in dem man lernt, die Daten für den Roboter herzustellen und wie man einen Roboter bedient. Daher muss man die Mitarbeiter motivieren, sich dieser Herausforderung zu stellen und sich die neuen Fähigkeiten beim Arbeiten selbst anzueignen. Denn dafür ausgebildete Fachkräfte zu finden, ist ein Ding der Unmöglichkeit. Leider. Bei dem Job prallen zwei Welten aufeinander. Auf der einen Seite ist die ein wenige «schmutzige» Arbeit mit Staub, Dreck, Wasser und Beton. Auf der anderen Seite muss ein hochanspruchsvolles Gerät bedient werden. Es ist wichtig Leute auszubilden, die in beiden Welten zuhause sind, denn solche Fachkräfte werden wir in Zukunft vermehrt benötigen.


Schalung Blumenrabatte
Der Modellit-Roboter fräste auch die Schalungen für die Blumenrabatten inklusive Sitzbank für den Neubau des Paraplegiker-Zentrums in Nottwil LU. Fotos: Filigran AG


Weshalb steigt die Nachfrage nach komplexen Bauteilen?
Organische Strukturen liegen im Trend. Im Zuge der Nachhaltigkeitsdebatte möchten Architekten und Planer möglichst viel Material und damit Gewicht und Energie einsparen. Wenn man nicht mehr vollbetoniert, sondern durch Hohlräume Beton einspart, ergeben sich daraus meist korallenförmige Gebilde. Dabei ist nicht nur das Know-How bei der Erstellung der Schalung wichtig, sondern auch der Beton muss erhöhten Anforderungen gerecht werden. Mittlerweile gibt es solche ultrahochfesten Baustoffe, mit denen man sehr materialsparend arbeiten kann. Wenn man organische Betonelemente anbieten kann, spricht sich das herum, und die Nachfrage steigt. Ich bin überzeugt, auf dem richtigen Weg zu sein.


In welche Richtung wird sich Ihrer Meinung nach die Digitalisierung der Baubranche entwickeln?
Aktuell leben wir in zwei separaten Welten. Zwar plant der Ingenieur digital, die Pläne werden aber auf Papier ausgedruckt und an den Handwerker, den Polier und den Baumeister weitergegeben. In Zukunft sollte es möglich sein, verschiedene Zwischen- schritte zu vereinfachen oder zu überspringen. Zum Beispiel könnten die vom Architekten entworfenen Daten direkt in die Produktion eingelesen werden. Ich gehe nicht davon aus, dass zukünftig weniger Leute auf dem Bau benötigen werden, sofern das Bauvolumen gleich bleibt. Aber vielleicht werden die Leute in Zukunft etwas andere Tätigkeiten ausführen.

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