Wandfertigung mit digitaler Unterstützung leicht gemacht: Augmented Reality im Holzbau

Die Zimmerei Steinmetz GmbH in Uffenheim begann vor über 30 Jahren mit dem Holzrahmenbau und pflegt das klassische Zimmererhandwerk heute in der vierten Generation. Man bedient das nördliche Bayern, Nürnberg, Würzburg und den Raum Frankfurt. Der Betrieb beschäftigt rund 50 Mitarbeiter und ist stolz, keine Nachwuchsprobleme zu haben: Steinmetz ist offen für neue Trends und probiert gern aus. Schon seit 1993 hat die Steinmetz GmbH eine Abbund-Software im Einsatz und stieg dann 2005 auf die SEMA Software um.

AR-Brille und Montagetisch für die Wandfertigung

Die Inbetriebnahme war denkbar einfach: Der Montagetisch für die Vorfertigung von Holzrahmenwänden hat eine x- und eine y-Achse. Darauf wird die zu errichtende Wand bzw. ihr Plan über die AR-Brille projiziert. Alle Informationen werden in ihrer echten Größe angezeigt. Dafür wird ein QR-Code ausgelesen, auf den sich die Brille ausrichtet.

Da jedes Holz aus dem Abbund mit einer Bauteilnummer und einem Etikett versehen wird, kann die Brille die richtigen Hölzer zuordnen, dem Zimmerer die Position auf dem Montagetisch anzeigen und ihm den Weg dorthin weisen. Durch die Projektion werden beim Abklammern, wenn Rahmenhölzer und Platten verbunden werden, die unter der Platte liegenden Ständer sichtbar gemacht und müssen nicht mehr eingemessen werden: Dadurch, dass die Brille die Umrisse der Hölzer anzeigt, sind Schlagschnur oder Anreißlatte zum Abklammern oder Ausfräsen nicht mehr notwendig.

Zusätzliche Informationen aus den 2D-Plänen, zum Beispiel Elektroleitungen, machen die Fertigung intuitiv. Außerdem kann ein 3D-Modell der Planung in verkleinertem Maßstab virtuell eingeblendet werden, um bei der Arbeit den Überblick zu behalten.

Sebastian Rummel, Zimmerergeselle bei der Steinmetz GmbH, testete die AR-Brille Hololens 2 von Microsoft. Sie wird als Display über die Augen geklappt. Darüber können Daten und Linien in das Sichtfeld des Trägers projiziert werden. „Der erste Eindruck war: wow!“, schildert Rummel. „Das war wie in Science-Fiction-Filmen. Das Arbeiten mit der Brille macht wirklich Spaß.“ Dank Gestenerkennung können zum Beispiel beim Antippen des Handgelenks Menüs mit weiteren Funktionen aufgerufen werden. Dadurch kann man unter anderem die Bauteilsuche aktivieren - zur Bedienung tippt man in die Luft. Dabei erfordert es zwar etwas Übung, die Knöpfe zu erreichen und nicht zu weit oder zu kurz auszuholen, aber auch eine Sprachsteuerung ist möglich. Geschäftsführer Günter Steinmetz findet das System nicht nur für den Montagetisch interessant, sondern kann sich den Einsatz auch auf der Baustelle vorstellen, zum Beispiel wenn die Wände errichtet und fertiggestellt werden. Über die Brille können die Zimmerer erkennen, welche Konstruktion vorliegt, wo Rahmen und Hölzer verlaufen, wo die Platten befestigt sind oder wo sich Elektroinstallationen befinden.

Eine App als Schnittstelle von AR-Brille und CAD-Software

Nun funktioniert die Brille nicht im luftleeren Raum, sondern muss die Daten aus der Planungssoftware verarbeiten: Die Timberplan App von Woodtec Fankhauser, einem Ausrüster für die Vorfertigung im Holzrahmenbau, übersetzt die Daten aus dem CAD-Programm für die Darstellung in der Brille.

Woodtec Fankhauser hatte im Vorfeld mit Lasern und Beamern experimentiert, um Pläne 1:1 auf den Montagetisch projizieren zu können - der AR-Brille stand das Unternehmen zunächst skeptisch gegenüber, weil man von einer Beeinträchtigung der Arbeit durch das Gewicht ausging. Die Befürchtungen wurden aber nicht bestätigt: „Wir waren von Anfang an begeistert über die Einfachheit der Bedienung und die Interaktivität“, schildert Benjamin Fankhauser, Vertriebsleiter bei Woodtec Fankhauser. Die Praxis zeigt auch, dass die Brille nicht schwerer ist als ein Bauhelm. 

Woodtec Fankhauser hatte auf einer Messe einen Prototyp der App vorgestellt. Seit letztem Sommer ist sie in Betrieben im Einsatz. „Uns ist viel weniger Skepsis begegnet als erwartet“, erinnert sich Fankhauser weiter. „Die Brille wurde als Industriegerät entworfen und ist für den Anwendungsbereich Holzbau sehr sinnvoll.“ Als innovatives Werkzeug ist sie auch für Lehrlinge interessant und kann zusätzlich Motivation schaffen. „Das Handwerk ist ein Bereich, wo AR sinnvoll und konsequent eingesetzt werden kann“, sagt Fankhauser. 

Woodtec Fankhauser entwickelte die App für verschiedene CAD-Programme. Deren Daten werden im .dxf-Standardformat übergeben. Anwender im deutschen Raum fragten dann explizit nach einer Lösung für die Holzbausoftware SEMA. „SEMA war begeistert und hat sofort mitgemacht, gefragt, was wir benötigen und was man tun kann. Die Zusammenarbeit war reibungslos“, erinnert sich Fankhauser. Die Schnittstelle funktioniert über einen DFX-Export und wurde optimal auf die Hololens abgestimmt, so dass die Pläne richtig bemaßt werden können, Farben besonders gut lesbar sind und alle relevanten Daten und Bauteile sicher übergeben werden. Vor rund fünf Monaten war sie fertig und die Steinmetz GmbH konnte sie als erster Betrieb testen. Jetzt steht die volle Funktionalität auch anderen SEMA-Anwendern zur Verfügung.

Die Vorteile von AR bei der Wandfertigung 

Mit der AR-Brille können Zimmerer Wände auf dem Montagetisch schneller und genauer montieren. Die Lage der Hölzer wird mit Echtmaßen visualisiert, so dass nicht mehr auf den Plan geschaut werden muss - außerdem hat der Handwerker die Hände frei. Er bekommt angezeigt, welche Hölzer wo hinkommen und wo er hinlaufen muss. Auch, wenn die Abläufe gleichbleiben, der Wandbau wird mit dem Tool einfacher.

Besonders ungelernte Mitarbeiter und Lehrlinge können mit der AR-Brille besser durch den Fertigungsprozess geleitet werden und auch Zimmerleute haben schnell und jederzeit Zugriff auf notwendige Informationen. Dadurch kann Zeit eingespart werden und auch die Qualitätssicherung verbessert sich: Objekte und Daten werden über die Projektion dort angezeigt, wo sie hingehören und Mitarbeiter können nicht nur die Bauteile, sondern auch die Maße auf den 2D-Plänen erkennen, was Fehlerquellen reduziert.

Hololens und SEMA Software 

Die Zimmerei Steinmetz GmbH überlegt jetzt, sich für den Betrieb eine eigene Hololens anzuschaffen. „Das Procedere wird sich wahrscheinlich noch verändern und es gibt ein paar Punkte, die verbessert werden müssen“, schildert Geschäftsführer Günter Steinmetz. „Doch die Arbeitserleichterung ist enorm und die moderne Technologie kann den Betrieb auch für den technikaffinen Zimmerernachwuchs attraktiv machen.“

Denn natürlich befindet sich auch das Zimmererhandwerk im Wandel: Viele Arbeiten verlagern sich ins Büro und an den Computer - entsprechend muss eine Planungssoftware sich stetig weiterentwickeln. „SEMA ragt da heraus“, so Steinmetz. „Nachdem SEMA in der Lage war, Punktwolken einzulesen und damit zu arbeiten, war das für uns ein Glücksfall, weil wir SEMA schon sehr lange im Betrieb einsetzen.“ 

Dieses kann über eine Schnittstelle an SEMA übergeben werden, was die Arbeit deutlich vereinfacht. Die fertige Konstruktion lässt sich einfach ins Aufmaß des Laserscans einfügen: „Man kann dem Bauherren damit zeigen, wie sein Haus einmal aussehen wird. Das ist sehr beeindruckend für den Kunden“, schildert Steinmetz. Der Betrieb erledigt mit der Software die gesamte technische Planung vom Holzrahmen bis zum Dachstuhl samt Maschinenübergabe ins Abbundzentrum – und künftig über die Schnittstelle auch die Arbeit mit der Hololens. SEMA ist damit ein leistungsstarkes Tool, das sehr viel kann: „Es ist ein Top-Werkzeug für Zimmerer.“ 

Fazit

Augmented Reality vereinfacht die Vorfertigung von Holzrahmenwänden erheblich: Durch die Implementierung einer Schnittstelle zur Planungssoftware SEMA kann die App auf Informationen der Planung zugreifen und diese über die AR-Brille auf den Montagetisch projizieren. Bauteilpositionen lassen sich mit einem virtuellen Knopfdruck anzeigen, verdeckte Bauteile anzeigen. Die Fertigung kann damit schneller, effizienter und fehlerfreier erfolgen.

Mehr Features in der neuen SEMA-Version

Weitere Infos zu Features der neuen SEMA-Version 24.1 gibt es unter: Website SEMA Version 24.1