Sekisui Fertighäuser Seminar "Innovativer Stahlbau"
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Lehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
Univ.-Prof. Dr.-Ing. W. Führer RWTH Aachen
Bearbeitet durch: Claudia Röser 215812
Seminar „Innovativer Stahlbau“
Sekisui Fertighäuser
Firmenprofil Von Anfang an wollte man den Wohnstan-
dard verbessern; zuerst mit Sanitärzellen,
Nachdem Sekisui Chemical Co., Ltd 1947 als dann mit Häusern aus Raumeinheiten, den
japanischer Plastikhersteller gegründet wur- „unit houses“, die nach dem neuesten Stand
de, stieg die Firma wie einige andere aus der der Technik konzipiert werden.
Kunststoff- und Automobilbranche 1968 we- Wohngebäude sind für die Firma Gebrauchs-
gen der großen Wohnungsnot in Japan in gegenstände wie Autos, bei denen die Qua-
den Wohnungsbau ein. Zuerst befaßte man lität absolute Priorität genießt. Erreicht wird
sich mit der industriellen Fertigung von Sani- diese Qualität durch Herstellungsmethoden,
tär- und Küchenzellen, wenig später auch mit die denen der Automobilindustrie u.a. sehr
der Fertigung ganzer Wohnhäuser, von de- ähnlich sind: Das Know-how der Industrie-
nen die ersten 1971 verkauft wurden. produktion wird auf den Hausbau übertragen.
Sekisuis Ziel war und ist, günstige und gute So entstehen in Massenfertigung exklusive
Wohnhäuser industriell zu fertigen, weshalb Gebäude zu erschwinglichen Preisen, die
der Konzern als erster Anfang der 70er Jahre präzise (millimetergenau) gefertigt werden.
Bauroboter für die Produktion einsetzte. Um die Qualität zu garantieren (mit Garantien
Zur Zeit unterhält Sekisui acht Fabriken in von 10 Jahren), werden die Bauteile während
Japan und ist mit einem Umsatz von jährlich der Herstellung ständigen Inspektionen un-
60000 – 70000 Wohnhäusern die größte Fer- terzogen.
tighausfirma der Welt (Abb. 1). In der Philosophie von Sekisui werden vier
Anforderungsbereiche berücksichtigt:
Die Sicherheit wird durch Tests bezüglich
der Sturm-, Erdbeben- und Feuersicherheit
garantiert.
Für den Komfort bescheinigen Versuche
hohe Wärmeisolation und Schallschutz, so-
wie keine Deckenvibrationen beim Laufen,
keinen Tauwasserausfall und eine Wasse-
rundurchlässigkeit der Außenhaut.
Im Bereich der Haltbarkeit wird darauf ge-
achtet, daß innerhalb der zehnjährigen Ga-
rantie keine Korrosion auftritt und das Haus
wetterbeständig ist.
Zuletzt erfolgt die ökonomische Beurteilung,
Abb. 1
die sicherstellen soll, daß sowohl die An-
schaffungskosten, als auch die Betriebsko-
Philosophie sten der Wohnhäuser gering ausfallen.
Wie bei vielen Gebrauchsgegenständen geht
„Striving for Optimum Harmony of Man, Hou- die Qualitätskontrolle über die makellose
sing and Environment“ ist die Philosophie von Produktion hinaus, denn drei Mal im Zeitraum
Sekisui.Lehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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von zwei Jahren erfolgt eine Inspektion vor Schnittstellen. Daher ist eine Hierarchie der
Ort während der „Benutzung“ des Hauses. Bauteile durch die Bildung von Teilefamilien,
Hier gibt es ein sogenanntes „Farmi-S“- (Subsystemen) unerläßlich, die wiederum
Programm, das einen umfassenden Kun- klare Beziehungen untereinander schaffen
denservice anbietet. (wie beim Karosseriebau). Ferner müssen
alle Schnittstellen genormt werden, damit
sämtliche Module andocken können.
Grundsatz Fertigteilbau Anbauten oder Erneuerungen bedingt durch
technische Fortschritte zu realisieren (was
Wie oben bereits erwähnt, war die Idee der innerhalb der langen Bewohnerzeit erwünscht
Sekisui-Häuser das erschwingliche Eigen- sein kann),wird durch den modularen Aufbau
heim mit hoher Qualität, das in kurzer Zeit sehr leicht möglich (Abb. 3).
realisiert werden kann. Um einen solchen
Vorsatz zu verwirklichen, muß der Hersteller
auf Massenprodukte zurückgreifen, sein An-
gebot also standardisieren. Da jedoch unter-
schiedliche Kundenwünsche zu berücksichti-
gen sind, die individuelle Häuser fordern,
entwickelt man ein Modulsystem.
Bei Seksui existieren heute neun Grundein-
heiten (insgesamt 70 Einheiten) mit verschie-
denen Abmessungen (Abb. 2): Es gibt zwei
Breiten und fünf Längen. So wählt der Kunde
aus 1-2 Millionen Teilen sein Haus, das aus
mehr als 300000 Teilen besteht.
Abb. 3
Der Fertigteilbau mit seinem hohen Grad an
Vorfabrikation bringt besonders für die Mon-
tage große Vorteile mit. Die sogenannte „Unit
Technology“ der Firma Sekisui löst die von ihr
bezeichneten drei grundlegenden Probleme
bei einem Hausbau.
1. Da sich Wettereinflüsse negativ auf die
Qualität eines Gebäudes auswirken, mei-
det man sie, indem mehr als 80 % der
Produktion bzw. Montage in der Fabrik
geschieht. Hier schafft die Sauberkeit
(wenig Staub etc.) beste Voraussetzun-
gen für hochwertige Produkte. Die Mon-
tage vor Ort beträgt nur einen Tag im
Freien, der Innenausbau erfolgt dann im
Trockenen.
2. Die Qualität ist stark von den Fähigkeiten
des einzelnen Handwerkers abhängig,
Abb. 2
weshalb bei Sekisui die Produkte zum
Großteil von Robotern gefertigt werden.
Der Schwerpunkt eines Modulsystems liegt in Arbeiter beaufsichtigen diese, prüfen die
der Entwicklung des Tragwerks und der Qualität und suchen nach ökonomischenLehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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Fertigungsabläufen. So wird nach Sekisui Sekisui Heim
ein optimales Arbeitsklima geschaffen.
Nicht zu unterschätzen ist hier natürlich Das Heim-System von Sekisui ist eine Rah-
die pausenlose Tätigkeit der Maschinen, menbauweise ohne Auskreuzungen aus
die zwar hohe Kosten verursachen, diese Vierkantträgern mit Abmessungen von 100x
aber durch ununterbrochenen Einsatz 100mm, die nach Firmenangaben ideal für
rechtfertigen. Erdbebenzonen geeignet ist (Abb. 4).
3. Um eine Qualitätsgarantie geben zu kön- Die einzelnen Module werden auf Strei-
nen, müssen die verwendeten Materialien fenfundamente gestellt (Abb.5) und durch
möglichst aus einer Hand stammen, nicht Schraubverbindungen befestigt (Abb.6).
von jedem Handwerker individuell bereit-
gestellt werden. Daher bezieht die Firma
immer Großposten, die vor ihrer Verar-
beitung einer Inspektion unterzogen wer-
den.
Systeme
Die Firma Sekisui stellt zur Zeit zwei unter-
schiedliche Haussysteme her: zum einen
Stahlkonstruktionen und zum anderen Holz-
rahmenbauweisen, wie das Two-U Home
(derzeit eher im Trend wegen der Holzkon-
struktion). Abb. 5
Bei den Stahlbauweisen existieren zwei Ty-
pen: Das Sekisui Heim, bei dem mehrere
vorgefertigte Raumzellen zu einem Haus zu-
sammengefügt werden, und ein Typ, bei dem
eine freiere Grundrißgestaltung möglich ist,
da hier lediglich genormte Wandrahmen ver-
wendet werden.
Gefüllt werden alle Tragstrukturen mit einer
großen Auswahl von Außenpaneelen, Alu-
Schiebefenstern, Innenpaneelen für Wände,
Decken und Böden,... . Ferner sind unter-
schiedliche Dachformen und Dacheindek-
kungen sowie Innenausstattungen (sogar
behindertengerechte Wohngebäude) mög-
lich.
Abb. 6
Als Häuser aus Raumzellen entwickelt wur-
den, bestand ein Zimmer aus einer Ferti-
gungseinheit. Heute bestimmt eine Einheit
lediglich das Volumen. Die Raumaufteilung
geschieht danach, unabhängig von den Fer-
tigungseinheiten innerhalb der Volumina.
Dieser Aufbau begünstigt natürlich den Um-
bau, der oben bereits erwähnt wurde. Durch
Abb. 4 raumübergreifende Zellen wurde bekam man
die Möglichkeit, mehrere Module zu einemLehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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großen Raum zusammenzufassen, wofür
allerdings eine neue Überbrückungskonstruk-
tion entwickelt werden mußte: Seit 1996 ver-
wendet Sekisui die „High Beam“-Konstruk-
tion, bei der ein großer Träger die Spann-
weite über zwei Module verstärkt, so daß
keine mittleren Stützen mehr notwendig sind
(Abb. 7). Mit dieser Methode können Räume
von 43,3qm stützenfrei realisiert werden.
Abb. 8
Die Produktion eines Sekisui Heims läuft in
17 Schritten ab, die nachfolgend beschrieben
werden.
Grundsätzlich gibt es zehn verschiedene
Produktlinien von Haustypen, die für unter-
schiedliche Anforderungen konzipiert wurden
(normaler und gehobener Standard, Ehepaa-
re, Familien, behindertengerechtes Wohnen
usw.).
1. Beim Planen prüft ein Team die Marktfä-
Abb. 7
higkeit der Produkte, erforscht Trends
und Lifestyles.
Der größte Vorteil der Raumzellenbauweise
2. Während des Schritts Konzeption, De-
liegt in der weiteren Senkung der Hauskosten
sign und Details erfolgt die gesamte
und Fertigungszeiten gegenüber vorfabri-
Planung des Gebäudes, eines „truly
zierten zweidimensionalen Bauteilen (z.B. comfortable house“. Aus den Trends wer-
Wandpaneelen), die vor Ort nur noch zu-
den minimale und maximale Erfordernis-
sammengefügt werden müssen.
se ermittelt, die für das Gesamtsystem
Ein Sekisui Heim, mit seinen dreidimensio-
von Bedeutung sind. Anschließend wer-
nalen Volumina, wird zu mehr als 80% in der
den diese ausgewertet und in Plänen
Fabrik gefertigt, wobei die Erstellung eines
umgesetzt. Nachdem Schwachpunkte
Gebäudes in nur 40-50 Tagen abläuft (für
korrigiert sind, optimiert man in der De-
traditionelle japanische Häuser 40% und 120
tailphase Einzelteile und bestimmt techni-
Tage, für vorgefertigte Bauteile 50% und 90
sche Daten.
Tage).
In dieser Phase wird das „Traumhaus“
Die Familie bestellt also ihr neues „Heim“, nach den Wünschen des Kunden konzi-
fährt in Urlaub, läßt währenddessen das alte
piert. Hierbei findet das APEX-System (AI
Haus abreißen und das Neue aufstellen, so
Planning Expert System) Anwendung.
daß bei der Rückkehr aus den Ferien das
Informationen zum Bauplatz, Kundenpro-
neue Haus fertig eingerichtet bezogen wer-
fil, Wünschen und Anforderungen werden
den kann (Abb. 8)!
in einen Computer eingegeben, der sei-
nerseits über Informationen bezüglich
Statik, Vorschriften, Brandschutz etc.
verfügt. Innerhalb von 10-15 Minuten
wertet der Computer die Angaben aus
und der Kunde erhält einen ersten 1/100Lehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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Plan von seinem Haus. In weiteren 7. Nun docken andere Maschinen Außen-
Schritten wählt der Kunde aus verschie- wände an das Traggerüst; Lücken wer-
denen Dach- und Wand- sowie Einbausy- den mit Dichtungsmanschetten versehen
stemen aus, die dann in 3D-Simulationen (Abb. 10).
Gänge durch das zukünftige Heim und
Veränderungen ermöglichen, bis alles
gefällt.
Die Werkpläne sind dann CAD-
Zeichnungen, die im Folgenden an die
Fertigungsmaschinen gesandt werden,
die diese auswerten. Um robotergerecht
zu planen, geht man nach den Entwurf-
sprinzipien von ROD (Roboter Oriented
Design) vor, eine Wissensbasis mit den
Schwerpunkten Tragsystem und Verbin-
dungssystem zwischen Fassadenele-
menten und Tragwerk. Hier kann der Pla-
ner z.B. Entwurfsdetails auswählen, die
besonders funktional in der Benutzung
und für die Fertigung sind. Abb. 10
3. Das HAPPS (Heim Automated Part Pick-
up System) koordiniert alle Schritte zwi- 8. Trennwände und Ausstattung werden
schen der Erfassung aller benötigten individuell für jedes Haus von Arbeitern
Werkstoffe für die Produktion ( ca. montiert.
300000 Einzelteile für ein Haus), der Be- 9. Da im Werk bessere Fertigungsbedin-
stellung der Teile über die Produktion bis gungen bezüglich Schmutz und Staub
zur Verschiffung. herrschen und weniger Abfall durch Ver-
4. Nun werden alle Komponenten für ein packung produziert wird, werden Küchen,
Haus angeliefert und innerhalb der Ferti- Bäder und andere Installationen meist
gungsstraßen verteilt. im Werk eingefügt.
5. Fertigungsmaschinen nageln Decken- 10. Nach jedem Schritt führt ein Spezialist
und Bodenpaneele automatisch an die eine Qualitätskontrolle, eine Inspektion,
Träger. durch; gesucht wird u.a. nach Lücken in
6. Während der Montage fügen Roboter die Wänden, quietschenden Bauteilen, knar-
Träger samt Decken- und Bodenpaneelen renden Treppen,... .
zu Boxen zusammen, die Raumzelle ent- 11. Zum Schutz aller empfindlichen Bauteile
steht mit einer Toleranz von + 2mm. Fer- werden diese nach der jeweiligen Kon-
ner wird ein Rostschutz auf die Schweiß trolle eingepackt.
stellen aufgetragen (Abb. 9). 12. Der Versand der einzelnen Raumzellen
erfolgt auf speziellen Lastkraftwagen zum
gewünschten Termin an den Bauplatz.
13. Mit Kränen werden die Raumzellen auf
einem schon fertigen massiven Stahlbe-
tonfundament angeordnet und zusam-
mengefügt (Installation der Einheiten
vor Ort) (Abb. 11).
14. Bei der Dachdeckung werden in der Fa-
brik vorgefertigte Dachteile auf die Zellen
montiert.
Die gesamte Außeninstallation vor Ort
benötigt einen Tag, so daß das Gebäude
der Witterung kaum ausgesetzt ist.
Abb. 9Lehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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Abb. 11
15. Alle Materialien für den Innenausbau
werden von der Fabrik angeliefert und im
Trockenen eingebaut.
Abb. 12
16. Nun werden abschließend Messungen
zu Formaldehyd-Werten etc. durchge-
führt.
Fazit
17. Von der Installation vor Ort vergehen bis
zur Schlüsselübergabe durchschnittlich
Ich denke, daß Sekisui die Firmenphilosophie
40 Tage.
des günstigen Eigenheims mit hohem Kom-
fort, das in kürzester Zeit realisiert wird, er-
Insgesamt wurden 1997 23950 Sekisui Hei-
reicht hat. Die Produkte sind ganz im Sinne
me verkauft.
der üblichen Industrieprodukte gut.
Das Bausystem kann allerdings nicht wirklich
innovativ genannt werden. Beim Sekisui
Typ mit Wandrahmen
Heim benutzt man eine konventionelle Rah-
menbauweise, die jedoch angemessen er-
Hier können im Konstruktionsraster von
scheint. Im Gegensatz zur Autoproduktion
1,00m (nach der Tatami-Matte) zwischen 30
o.ä. Industriezweigen muß man berücksichti-
verschiedenen Wandrahmen für ein- oder
gen, daß der Absatzmarkt einer Haus-
zweigeschossige Tragstrukturen aus leichten,
Produktlinie, wenn er auch für Häuser hoch
kaltgeformten C-Profilen gewählt werden;
ist, lange nicht die Absatzzahlen bringt, die
eine Aussteifung erfolgt durch diagonal ver-
beim Autoverkauf erzielt werden. So sind
spannte Rundeisen. Statisch gesehen kann
Firmen gezwungen, auf einfachere Produk-
die Konstruktion ein Gebäude mit vier Ge-
tionen und somit Konstruktionen zurückzu-
schossen tragen. Spannweiten sind bis zu
greifen.
zehn Metern realisierbar.
Allerdings bleibt der Ausbau des Traggerüsts
Der Ausbau verläuft wie oben beschrieben im
fraglich. Warum baue ich ein Stahlgebäude,
Trockenbau.
wenn ich es danach als Backsteinhaus ver-
Da hier kleinere Einheiten vorgefertigt wer-
kleide? Das Stahltragwerk findet hier wie so-
den, ist der Montageaufwand größer, durch
oft lediglich aus Kostengründen und Gründen
die leichteren Bauteile kann allerdings wei-
des positiven Tragverhaltens (geringe Quer-
testgehend von Hand montiert werden; ein
schnitte bei großen Spannweiten) Anwen-
Kran ist nicht nötig. Zur Montage vor Ort wird
dung.
das sogenannte „Jack up“-System verwen-
Daß die Häuser jedoch so aussehen wie sie
det, bei der zuerst das Dach aufgestellt wird,
aussehen, liegt nicht an der Firma, sondern
daß dann hochgedrückt wird, so daß alle
vor allem an den Kunden, die traditionelles
weiteren Arbeiten im Trockenen ausgeführt
Aussehen innovativen Konzepten vorziehen.
werden können (Abb. 12). Auch Eigenlei-
Wenn man also bei der Beurteilung der Seki-
stungen des Bauherrn sind möglich.
sui-Häuser und ähnlichen Bauweisen dasLehrstuhl für Baukonstruktion I (Tragwerklehre) Fakultät für Architektur
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Erscheinungsbild nicht berücksichtigt, kann - Luig, Klaus, Lenze, Veronika. Stahl im
man immerhin feststellen, daß die Fertighäu- Wohnungsbau. Berlin: Ernst & Sohn,
ser technisch und bauphysikalisch gut aus- 1998
gestattet sind; die Qualität überzeugt, die
Ästhetik nicht so sehr.
Besonders lobenswert finde ich die Tatsache,
daß Sekisui innerhalb ihrer standardisierten
Produkte behindertengerechte Häuser an-
bietet.
Für den Europäer bleibt jedoch das Verhält-
nis des Bewohners zum Haus eigenartig.
Denn nicht nur für die Firma, auch für die
Kunden ist das Wohnhaus ein Industriepro-
dukt, daß nach Belieben verändert und aus-
getauscht werden kann. Die neueste Technik
und Ausstattung, die den höchsten Komfort
bietet, ist erwünscht. Durch ein solches Ver-
ständnis wird natürlich der Häusermarkt (und
nicht nur der der Automobilindustrie) ständig
angekurbelt, Neuheiten zu entwickeln.
Ob ein solches System in Europa erfolgreich
wäre bleibt fraglich, da hier (zur Zeit zumin-
dest) meiner Meinung nach keine ausrei-
chende Nachfrage nach dem „Industriepro-
dukt“ Haus besteht, die für die aufwendigen
Maschinen etc. nötig ist.
Bildnachweis
Sämtliche Abbildung stammen aus Publika-
tionen der Firma Sekisui
Ausnahme Abbildung 12, aus dem Artikel
Kundenindividuelle und Mechatronische
Vorfertigung von Thomas Bock
Literatur
Sekisui
- www.harmonate.com
- Sekisui Chemical Co., Ltd.. The Housing
Business of Sekisui Chemical Company.
Tokyo, 1998
- Prospekt Heim Value
- Prospekt Domani
- Bock, Thomas. „Kundenindividuelle und
Mechatronische Vorfertigung“. Beitrag
zum Symposium. Aachen, 10/2000
- Bock, Thomas. „Robotik im Bauwesen (1)
- Robotik und Automatisierung in der sta-
tionären Fertigung“. Detail 5/1998: 837-
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