Daten für komplexe Holz-Bauteile direkt an Fräsmaschine

Neue Softwareschnittstelle

Forschung. Bei der Produktion von Holzmöbeln kommen Fräsmaschinen zum Einsatz, die das Möbelstück in hoher Stückzahl schnell herstellen. Die Daten dazu liefert eine Software. Anders sieht es bei komplexen Holzteilen, etwa für Gebäude, aus. Damit Maschinen sie produzieren, müssen die entsprechenden Daten zuvor für jedes Einzelteil manuell in die Software eingespeist werden. Pro Teil dauert dies rund 20 bis 25 Minuten. Mit einer neuen Softwareschnittstelle, die Architekt Juniorprofessor Dr. Christopher Robeller von der Technischen Universität Kaiserslautern (TUK) entwickelt hat, ist das nicht nötig. Sie spielt die Daten automatisch in die Software ein. Ohne Unterbrechung kann sie somit die Teile fräsen.

Um komplexe Gebäudeteile oder auch filigrane Möbelstücke aus Holz zu fertigen, galt bislang: Der Zeitaufwand und die Kosten sind hoch. „Jedes einzelne Teil muss individuell gefertigt werden“, sagt Juniorprofessor Christopher Robeller, der an der TUK im Fachbereich Architektur die Arbeitsgruppe „Digitaler Holzbau“ (Digital Tumber Construction, DTC) leitet. „Dazu müssen die Daten in die Software der Fräsmaschine eingegeben werden. Im Durchschnitt dauert dies rund 20 bis 25 Minuten.“ Gibt es viele Einzelteile, erhöht sich die Fertigungszeit.
Der Kaiserslauterer Architekt hat nun ein Verfahren entwickelt, mit dem dieser Prozess entfallen kann. Er setzt dabei auf eine Softwareschnittstelle. Komplexe Datensätze, die etwa genaue Angaben zur Geometrie der Bauteile beinhalten, können so beispielsweise von einer Planungssoftware direkt auf eine Maschine übertragen werden. Ähnlich wie bei einer Liste, in der alle Angaben zum Bauteil aufgeführt sind, werden die Daten einfach von einem anderen Programm auf die Fräs-Software überspielt.
Gemeinsam mit Ingemar Kirchler, Manuel Stürminger und Felix Fahrenschon vom deutschen Unternehmen Hundegger, das Maschinen für die holzverarbeitende Industrie herstellt, hat Robeller an seiner Technik gefeilt. Hundegger hat eine eigene Software („Cambium“), die die Maschinen steuert. „Die Firma hat eine sehr moderne Lösung entwickelt, mit welcher der manuelle Programmieraufwand entfällt“, sagt Robeller. „Durch Software wie Cambium ergeben sich für Architekten und Ingenieure neue Möglichkeiten.“ Allerdings sind dafür Schnittstellen zu den Programmen der Architekten erforderlich, die Robeller nun entwickelt hat.
Bei der Firma Hüsser Holzleimbau im schweizerischen Bremgarten hat der Kaiserslauterer Architekt zusammen mit dem Team von Hundegger die Methode getestet: Die Fräsmaschinen haben aus Brettschichtholz Teile einer Kuppel gefertigt. Für diese hat das Team um Robeller erst kürzlich eine Software entwickelt. Sie berechnet, wie sich die komplexen Einzelteile der Kuppel ähnlich wie bei einem Puzzle am besten zusammensetzen lassen. „Die Softwareschnittstelle hat diese Daten nun für die Fertigung an die Fräsmaschine übermittelt“, so Robeller. „Sie hat das Holz nach den Vorgaben automatisch mit den notwendigen Werkzeugen gefräst.“ Eine manuelle Programmierung ist entfallen.
Die Methode ist für alle holzverarbeitenden Betriebe, zum Beispiel Bauunternehmen oder Möbelhersteller, von Interesse. Sie könnten künftig individuell gestaltete Bauteile einfacher anfertigen, seien es komplexe Gebäudeteile oder aufwendige Möbelstücke.
Robellers Arbeitsgruppe ist stets auf der Suche nach interessierten Holzbau-, Maschinenbau- oder Software-Unternehmen und anderen Projektpartnern, um zum Beispiel gemeinsam an Forschungsprojekten zu arbeiten.
An der TUK stellt der Holzbau schon lange einen Forschungsschwerpunkt dar. Im „T-Lab – Holzarchitektur und Holzwerkstoffe“, einem Kompetenzzentrum für Holz, forschen vier Arbeitsgruppen aus dem Fachbereich Architektur daran, wie Holz im Bauwesen künftig stärker Verwendung finden kann. Auch neue digitale Techniken spielen hierbei eine wichtige Rolle.
Die Forschung ist dabei an der Schnittstelle von Architektur, Informatik, Bauingenieurwesen und Fertigungstechnik angesiedelt.
Vom 14. bis 19. Januar stellt das Team um Robeller auf der Baufachmesse „BAU2019“ in München seine Holzkuppel und die neue Technik am Stand (B5.531) eines Projektpartners, dem österreichischen Holz-Verbindungselemente-Hersteller x-Fix, vor. ps