Was versteht man unter Design for Manufacture and Assembly?

Was ist DfMA? 

Beim Design für Fertigung und Montage, das allgemein als DfMA bekannt ist, handelt es sich um eine Engineering-Methodik zur Optimierung der Effizienz des Bauprozesses von der Planung bis zur Konstruktion sowie zur Reduzierung der Gesamtkosten und Bauzeiten.  

Diese Methode basiert auf zwei wesentlichen Aspekten: der einfachen Herstellung der Komponenten und der Effizienz ihrer Montage in der endgültigen Konfiguration. 

Um beide Ziele zu erreichen, müssen diese Anforderungen bereits in der frühesten Planungsphase berücksichtigt werden.   

 

In der Vergangenheit war DfMA in zwei separate Methoden unterteilt: Design für Fertigung (DFM) und Design für Montage (DFA).  

DFM konzentrierte sich auf die Auswahl kostengünstiger Prozesse, Materialien und Konstruktionstechniken und auf die Vereinfachung der Produktionsprozesse während der Entwurfsphase: dem günstigsten Zeitpunkt zur Lösung etwaiger Probleme mit den geringsten Auswirkungen auf die Kosten. 

DFA hingegen befasste sich mit der Reduzierung der Zeiten, Kosten und Komplexität der Montage, indem die Anzahl der Komponenten und die Montagephasen optimiert und Qualitätsschwankungen minimiert wurden. 

Welche Faktoren sind bei DfMA zu berücksichtigen?  

Um das DfMA effektiv umzusetzen, sind einige Schlüsselfaktoren unbedingt zu berücksichtigen: 

Planung Eine akkurate Planung ist der erste Schritt bei der Umstellung auf diese Baumethode. Es ist unerlässlich, das Produktionsnetz oder zumindest den Großteil seiner Komponenten bereits in der Entwurfsphase zu untersuchen, um Bereiche mit potentiellen Kosteneinsparungen direkt am Anfang zu ermitteln. 

Materialien Die Entscheidung für Materialien, die einer skalierbaren und modularen Konstruktion entsprechen, ist ein weiteres entscheidendes Element. Die ausgewählten Rohstoffe bestimmen die Produktionsverfahren und -mittel, die Zeiten und die Art der Qualitätskontrolle. Diesbezüglich erweist sich die größtmögliche Verkürzung der Lieferkette als Trumpf für die Effizienz. 

Prozesse Eine eingehende Kenntnis des Bauprozesses ist unerlässlich, um die Kosten zu senken. Beispielsweise müssen aufgrund der Vorfertigung einiger Gebäudekomponenten statt vieler einzelne Elemente nur wenige monolithische Komponenten auf der Baustelle verwaltet werden, wodurch die Komplexität und die damit verbundenen Kosten reduziert werden. 

Standardisierung Durch die Verwendung standardisierter Teile oder Komponenten können die Kosten der neuen Projekte erheblich gesenkt und gleichzeitig die Bestandsverwaltung und die Markteinführungszeit verbessert werden. Das „D“ in DfMA ist ausschlaggebend: Wenn das Design nicht gut ausgeführt wird, können die gewünschten Ergebnisse niemals erreicht werden. 

Holzbau und das Design für Fertigung und Montage 

Holzkonstruktionen eignen sich dank der Möglichkeit einer vollständigen Trockenmontage und der Präzision des CNC-Zuschnitts ausgezeichnet für eine Vorfertigung und Modularität.  

Die Vorfertigung setzt voraus, dass ein Teil der Montage der Bauteile an einem anderen Ort als dem endgültigen Standort, z. B. einer Produktionsstätte, durchgeführt wird, um sie dann an ihren Bestimmungsort zu transportieren und dort mit wenigen Handgriffen zu montieren.  

Das Arbeiten im Werk ermöglicht ein schnelleres und effizienteres Vorgehen – mit Vorteilen bei den Kosten, der Arbeitsqualität und der Lebensqualität der Arbeitskräfte. 

Der DfMA-Ansatz von Rothoblaas 

Diesbezüglich entwickelt Rothoblaas sowohl Lösungen zum Schutz der Bauteile vom Werk bis zur Baustelle und dem fertigen Gebäude als auch vorkonfigurierte, standardisierte und skalierbare Verbindungen, die auf wenigen, sich ähnelnden Arten von Verbindern basieren.  

Diese Technologien ermöglichen die Verwendung modularer und vorgefertigter Systeme, welche die Effizienz des Bauprozesses verbessern, Verschwendungen verringern und das Fehlerrisiko senken. 

DfMA hängt ebenfalls von der Gelegenheit ab, möglichst viele Lösungen vor der Montage umzusetzen, wie uns diese Design for Manufacturing and Assembly Fallstudie der Holzbau Layh veranschaulicht: 

Arten von vorgefertigten Bauten und Produkte für den Holzbau im Design for Manufacturing and Assembly 

Die Vorfertigung kann auf verschiedene Arten und auf zunehmend fortschrittlichem Niveau umgesetzt werden. Hier einige Beispiele. 

Vormontage von tragenden Verbundbauteilen 

Tragende Bauteile, die aus mehreren Holzkomponenten bestehen, können im Werk vormontiert werden. Ein Beispiel sind Rippendecken aus Holz (Rib Panels oder Box Panels). Die Trockenmontage mit SHARP METAL ermöglicht den Transport der zerlegten Decken in Containern sowie den anschließenden Wiederaufbau des gerippten Abschnitts auf der Baustelle.  

Vormontage der Verbindungen an tragenden Elementen  

Einige Verbindungssysteme ermöglichen eine Vormontage des Verbinders im Werk. Aufgrund der geringen Abmessungen der Verbinder wird der Platzbedarf während des Transports optimiert, und das Risiko von Beschädigungen bei der Handhabung wird vermindert. Daher werden die Elemente auf der Baustelle schnell und effizient verbunden, wie in diesem Fall mit LOCK FLOOR 

Vorgefertigte Gebäude mit flachen (oder zweidimensionalen) Modulen  
Eine fortschrittliche Art der Vorfertigung von Gebäuden besteht in der werksseitigen Fertigung der flachen Komponenten wie Wände, Decken oder Dächer. Diese können mit diversen Vorfertigungsgraden zur Baustelle transportiert und dort montiert werden: 

• 2D-Konstruktionsmodule, die nur die tragende Konstruktion umfassen, mit möglichem Zusatz von Dämmstoffen oder Abdichtung. 

• Vollständige 2D-Module, welche die Oberflächen und Anlagenteile teilweise oder vollständig umfassen. Rothoblaas bietet zahlreiche Verbindungssysteme, die für diese Anwendungen optimiert sind, wie das neue RADIAL.  

Vorgefertigte Konstruktionen mit Volumetrischen (oder dreidimensionalen) Modulen  

Die am höchsten entwickelte Form der Vorfertigung besteht in der werksseitigen Herstellung von volumetrischen Bauteilen. Nachdem sie auf der Baustelle nebeneinander oder übereinander angebracht wurden, werden Räume und sonstige Volumen des Gebäudes zum Leben erweckt. Sie können mit einem sehr hohen Vorfertigungsgrad hergestellt werden, einschließlich Innen- und Außenverkleidungen, Anlagen und Einrichtungen. Logistik und Transport sind für diese Art von Gebäuden entscheidend. Deshalb kann das Verbindungssystem zwischen Modulen auch als Hebe- und Handlingsystem verwendet werden: X-RAD macht es möglich.   

Probleme beim Design for Manufacture and Assembly (DfMA) 

Aufgrund des notwendigen Ausgleichs der Toleranzunterschiede zwischen den verschiedenen Elementen ist eine der größten Herausforderungen beim Design for Manufacture and Assembly (DfMA) für Holzgebäude das Zusammentreffen mit Beton – sowohl dem Betonkern als auch der Bodenverbindung.  

 

Die Fertigungstoleranzen für Holzplatten und Betonwände können erheblich voneinander abweichen und zu potentiellen Problemen bei der Montage führen.  

Wenn die Betonwände nicht perfekt ausgerichtet sind und bei der Herstellung der Holzplatten keine angemessenen Toleranzen verwendet werden, kann es sowohl bei der Montage als auch hinsichtlich der Stabilität der Konstruktion zu Schwierigkeiten kommen.  

 

Zur Behebung dieser Probleme ist eine klare und frühzeitige Kommunikation unter den Beteiligten – einschließlich der Monteure und der Verantwortlichen für die Betonarbeiten – von grundlegender Bedeutung, um akzeptable Montagetoleranzen festzulegen.  

 

Darüber hinaus ist die Entwicklung eines Plans zur Wiederherstellung der Toleranzen wichtig, sodass sichergestellt wird, dass die Verbindung zwischen den Holzelementen und der Betonkonstruktion unabhängig von Schwankungen der Produktionstoleranzen sicher und effizient ist. 

Der DfMA-Ansatz von Rothoblaas berücksichtigt auch diesen Aspekt, wodurch der Bauprozess effizienter gestaltet wird und Kosten, Zeit und Fehlerrisiken reduziert werden. 

Alle Rothoblaas-Lösungen für das Design für Fertigung und Montage in unserem neuen Katalog „Holzbauverbinder“: LINK