Leitprojekt BauDNS: Digital, modular und nachhaltig

Das Fraunhofer-Leitprojekt BAU-DNS beschleunigt die Transformation des Bauens

Herausforderung

Der Bausektor spielt eine Schlüsselrolle beim Erreichen der Klimaziele. Rund 40 Prozent der CO₂-Emissionen in Deutschland entstehen durch Bau und Betrieb von Gebäuden. Gleichzeitig stehen Bauunternehmen vor steigenden Kosten, komplexen Planungsprozessen und einem zunehmenden Fachkräftemangel. Mit dem Fraunhofer-Leitprojekt BAU-DNS (Digital, Nachhaltig, Systemisch) treibt die Fraunhofer-Gesellschaft die Transformation der Bauwirtschaft voran. Ziel ist es, Bau- und Sanierungsprozesse schneller, effizienter und ressourcenschonender zu gestalten und damit einen Beitrag zum klimaneutralen Gebäudebestand zu leisten.

Digitale Bauprozesse

Modulare Vorfertigung

Nachhaltige Baustoffe

Kreislaufwirtschaft im Bauwesen

Robotergestützte Fassadenmontage

Klimaneutrale Gebäudesanierung

Dr.-Ing. Stefanie Samtleben

Logistik- und Fabriksysteme, Gruppenleiterin Integrale Fabrikplanung

BAU-DNS überträgt Prinzipien der Automatisierten Manufaktur auf das Bauwesen und schafft die Grundlage für durchgängig digitalisierte und automatisierte Prozesse auf der Baustelle. Digitale Zwillinge, standardisierte Datenmodelle und ein integriertes IT-/OT-Systemdesign machen Informationen über die gesamte Wertschöpfungskette hinweg nutzbar und reduzieren redundante Datenpflege. So entstehen effizientere, sichere und ressourcenschonende Prozesse – von der Vorfertigung bis zur robotergestützten Montage.

In der Praxis

Im Mittelpunkt des Projekts steht ein ganzheitlicher Ansatz für Planung, Bau und Betrieb von Gebäuden. BAU-DNS verfolgt drei zentrale Strategien:

die konsequente Nutzung digitaler Daten über den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes,
die Entwicklung nachhaltiger Prozesse und Materialien sowie
eine systemische Fertigung, die auf modularen Bauweisen und industriellen Produktionsprinzipien basiert.

Durch diese Kombination sollen Bauprozesse stärker standardisiert, besser planbar und deutlich schneller realisierbar werden.

Ressourcen- und Prozesseffizienz

Ein besonderes Merkmal des Projekts ist die Betrachtung des Bauwerks über den gesamten Lebenszyklus. Die Prozesse werden dabei bewusst vom Ende her gedacht: vom Rückbau und Recycling über die Wiederverwendung bis hin zur Integration regionaler und recycelter Baustoffe in Neubauten. Dieser Ansatz unterstützt geschlossene Materialkreisläufe und reduziert den Ressourcenverbrauch. Gleichzeitig entsteht eine transparente Datenbasis, die Planung, Bau und Betrieb miteinander verknüpft und eine nachhaltige Bewirtschaftung von Gebäuden erleichtert.

Das Fraunhofer IFF bringt seine Expertise in der Digitalisierung und Automatisierung industrieller Prozesse in das Leitprojekt ein. Im Fokus steht die Übertragung von Prinzipien der industriellen Fertigung auf das Bauwesen. Dazu wird untersucht, wie automatisierte Vorfertigung, digitale Planungsdaten und robotergestützte Montageprozesse zu einem durchgängigen digitalen Bauprozess verknüpft werden können.

Ein Beispiel ist die industrielle Herstellung und Montage von Fassadenelementen. Durch digital unterstützte Planung und automatisierte Fertigung können Bauteile präzise vorproduziert und anschließend effizient auf der Baustelle montiert werden. Das verkürzt Bauzeiten, reduziert Fehlerquellen und verbessert die Ressourceneffizienz. Gleichzeitig ergeben sich neue Möglichkeiten für die energetische Sanierung von Bestandsgebäuden, die in Deutschland einen großen Anteil des Gebäudebestands ausmachen.

Die Analyse und modellhafte Darstellung der Fertigungsprozesse für das BAU-DNS-Fassadenmodul sowie die Betrachtung des potenziell sanierbaren Gebäudebestands zeigen, welche Herausforderungen und Potenziale sich bei der Umsetzung der Modulvorfertigung ergeben. Auf dieser Basis wurden Parameter quantifiziert, um bewerten zu können, welche Fertigungsmengen erforderlich sind, um politisch gesetzte Ziele (z. B. eine jährliche Sanierungsrate von 2 Prozent) zu erreichen und einen wesentlichen Beitrag zur nachhaltigen Transformation des Gebäudebestands zu leisten.

Die passgenaue und montagegerechte Bereitstellung der Fassadenelemente durch industrielle Vorfertigung eröffnet zudem Möglichkeiten für eine automatisierte Befestigung am Gebäude. Dadurch wird Zeit auf der Baustelle eingespart und zusätzlicher Aufwand für das Errichten von Gerüsten kann reduziert werden. Die entwickelten Konzepte zeigen Optionen einer kran- und robotergestützten Montage: Mithilfe moderner 3D-Sensorik werden die vorgefertigten Elemente auf einer Montageplattform an die Gebäudewand geführt und anschließend von einem Robotersystem automatisiert an der Fassade befestigt. Die technische Machbarkeit kritischer Teilschritte der automatisierten Montage wurde mittels eines Demonstrators nachgewiesen.

Ausblick und Zusammenarbeit

Mit BAU-DNS wird gezeigt, wie digitale Technologien, nachhaltige Materialien und industrielle Produktionsprinzipien zusammenwirken können, um das Bauwesen zu modernisieren. Das Projekt leistet damit einen Beitrag zur klimafreundlichen Transformation der Bauwirtschaft und eröffnet Perspektiven für eine zukunftsfähige, ressourcenschonende Baupraxis.

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