3D-Druck und Lean Construction – Eine gute Kombination

Nachdem ich Ihnen das Wave House in Heidelberg als erfolgreiches Beispiel für den 3D-Druck im Bauwesen vorgestellt habe, stelle Ihnen heute vor, wie die Kombination von 3D-Druck Technologie und Lean Construction Prinzipien das Potenzial haben die Bauindustrie noch weiter zu wandeln. In diesem Beitrag werde ich Ihnen vorstellen, warum diese beiden Ansätze eine vielversprechende Partnerschaft eingehen können und wie sie die Effizienz, Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit im Bauwesen verbessern können.

Hintergrund von Lean Construction

Lean Construction ist eine Managementphilosophie und eine Produktionsmethode, die darauf abzielt, Verschwendung in Bauprojekten zu reduzieren und die Effizienz zu steigern. Die Wurzeln von Lean Construction reichen zurück in die 1950er Jahre und sind eng mit dem Konzept des Lean Production im Automobilbau, insbesondere bei Toyota, verbunden.

Die Anfänge

Die Idee von Lean Management wurde erstmals in den 1950er Jahren in Japan von Taiichi Ohno, einem Ingenieur bei Toyota, und seinem Team entwickelt. Dieses Konzept war eine Reaktion auf die Herausforderungen, die das Unternehmen in der Nachkriegszeit bewältigen musste. Toyota erkannte die Notwendigkeit, seine Produktion effizienter zu gestalten, um Kosten zu senken und die Qualität zu verbessern. Das Ergebnis dieser Bemühungen war das Toyota Production System (TPS), das als Vorläufer des Lean Managements gilt.

Das TPS basierte auf den Grundprinzipien des Lean-Managements, darunter die Beseitigung von Verschwendung, die Schaffung eines kontinuierlichen Flusses von Materialien und Informationen, die Förderung von Just-in-Time-Produktion und die Einbeziehung aller Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in kontinuierliche Verbesserungsprozesse. Diese Prinzipien wurden in den folgenden Jahrzehnten weiterentwickelt und verfeinert und bildeten später auch die Grundlage für das Lean Construction.

Der Weg zum Lean Construction

Der Übergang von Lean Production zum Lean Construction erfolgte in den 1990er Jahren, als die Bauwirtschaft begann, sich verstärkt mit den Prinzipien des Lean Managements auseinanderzusetzen. Die Bauwirtschaft stand zu der Zeit vor ähnlichen Herausforderungen wie die Automobilindustrie in den 1950er Jahren: hohe Kosten, Verschwendung und Qualitätsprobleme. Die Anwendung von Lean-Prinzipien im Bauwesen versprach, diese Probleme zu lösen.

Die erste bedeutende Anwendung von Lean Construction erfolgte in den USA, wo das Lean Construction Institute (LCI) im Jahr 1997 gegründet wurde. Das LCI hatte das Ziel, Lean Prinzipien im Bauwesen zu fördern und zu verbreiten. Es entwickelte Werkzeuge und Methoden, die speziell auf die Bedürfnisse der Bauwirtschaft zugeschnitten waren, wie beispielsweise das Last Planner System (LPS) zur verbesserten Planung und Ausführung von Bauprojekten.

Während eines Forschungsaufenthalts in den USA hatte ich die Möglichkeit Iris Tommelein kennen zu lernen. Sie ist Professorin und Leiterin des Project Production Systems Laboratory (P2SL) an der UC Berkeley. Wie ich ist auch Iris eine große Befürworterin und Entwicklerin von Planspielen. Ihr Feedback und Input war sehr hilfreich für meine Dissertation, wofür ich noch immer sehr dankbar bin. Was in unserem Kontext hier jedoch wichtiger ist, sie war Mitgründerin des Lean Construction Institute. Im Jahr 2015 wurde Ihre Arbeit vom LCI mit dem Lean Pioneer Award 2015 gewürdigt. Unter anderem das von ihr entwickelte Parade Game führt Studierenden und Praktikern sehr gut die Lean Prinzipien vor Augen. Auf jeden Fall etwas, was man sich ansehen sollte.

Die Anwendung von Lean Construction hat sich seit der Gründung des LCI weltweit verbreitet und wird von Bauunternehmen und Organisationen in vielen Ländern eingesetzt. Dabei werden die Grundprinzipien des Lean-Managements, die bei Toyota entwickelt wurden, nach wie vor als Leitfaden verwendet. Diese Prinzipien umfassen die Reduzierung von Verschwendung, die Maximierung des Kundennutzens, die kontinuierliche Verbesserung und die Einbeziehung aller Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter.

Lean Construction Prinzipien und Methoden

Das Lean Construction basiert auf einer Reihe von Prinzipien und Methoden, darunter:

1. Flussprinzip: Ähnlich wie bei Lean Production strebt Lean Construction danach, den kontinuierlichen Fluss von Arbeit zu gewährleisten, um Verschwendung und Engpässe zu minimieren.
2. Verschwendungsreduktion: Lean Construction zielt darauf ab, alle Formen der Verschwendung zu minimieren, sei es in Form von Material, Zeit oder menschlichen Ressourcen.
3. Pull Planung: Die Pull Planung ist ein zentrales Konzept in Lean Construction und fördert die Zusammenarbeit zwischen den Projektbeteiligten, indem sie die Arbeit aufgrund der tatsächlichen Bedarfe und nicht aufgrund von Prognosen plant.
4. Kontinuierliche Verbesserung: Ähnlich dem Konzept des Kaizen im Lean Production, strebt Lean Construction nach ständiger Verbesserung der Prozesse und Praktiken auf der Baustelle.

Lean Construction hat sich in den letzten Jahrzehnten weltweit verbreitet und wird in vielen Großprojekten und Bauprojekten angewendet. Die Zukunft von Lean Construction liegt in der weiteren Integration von digitalen Technologien, um Prozesse noch effizienter zu gestalten und den Baubetrieb zu optimieren.

3D-Druck und Lean Construction

Parallel zur Entwicklung des Lean Construction-Ansatzes hat sich die 3D-Drucktechnologie rapide weiterentwickelt. Die Idee des 3D-Drucks entstand bereits in den 1980er Jahren. Dabei wird Material schichtweise aufgetragen, um dreidimensionale Objekte zu erstellen. Seitdem hat sich die Technologie erheblich verbessert und wird in verschiedenen Branchen eingesetzt, darunter auch im Bauwesen (Einen Beitrag zum 3D-Druck von Gebäuden finden Sie hier.). Die Verbindung von 3D-Drucktechnologie und Lean Construction-Prinzipien eröffnet vielfältige Möglichkeiten für die Baubranche.

1. Effizienzsteigerung durch 3D-Druck

3D-Druck ermöglicht die präzise Herstellung von Bauteilen und Modulen in kürzerer Zeit als herkömmliche Bauverfahren. Diese Präzision und Geschwindigkeit führt zu erheblichen Effizienzsteigerungen, da Bauprojekte schneller abgeschlossen werden können. Dadurch wird die Einhaltung von Zeitplänen erleichtert, was eines der Hauptziele des Lean Construction-Ansatzes ist.

2. Reduzierung von Verschwendung und Kosten

Lean Construction zielt darauf ab, Verschwendung zu minimieren und die Gesamtkosten von Bauprojekten zu senken. 3D-Druck reduziert die Notwendigkeit von Ausschuss und ermöglicht eine optimierte Nutzung von Baumaterialien. Durch den Einsatz von 3D-Drucktechnologie können Bauunternehmen Materialverschwendung und damit verbundene Kosten erheblich reduzieren.

3. Flexibilität und Anpassungsfähigkeit

3D-Druck bietet die Möglichkeit zur schnellen Anpassung von Bauplänen und -entwürfen. Diese Flexibilität passt gut zu den Lean Prinzipien, die eine kontinuierliche Verbesserung und Anpassung während des Bauprozesses betonen. Änderungen im Design können effizient und kostengünstig umgesetzt werden.

4. Nachhaltigkeit und ressourceneffizientes Bauen

Die Kombination von 3D-Druck und Lean Construction unterstützt auch die Nachhaltigkeitsziele der Bauwirtschaft. Der reduzierte Materialverbrauch und die effizientere Nutzung von Ressourcen tragen zur Verringerung des ökologischen Fußabdrucks von Bauprojekten bei. Das ist besonders wichtig angesichts der steigenden Nachfrage nach nachhaltigen Bauprojekten.

5. Qualitätskontrolle und Sicherheit

3D-Druck ermöglicht eine hohe Präzision und Qualität bei der Herstellung von Bauteilen. Lean Construction legt großen Wert auf Qualitätskontrolle und Sicherheit am Arbeitsplatz. Durch die Integration von 3D-Druck in den Bauprozess können Fehler und Mängel reduziert werden. Das trägt zur Verbesserung der Gesamtqualität und Sicherheit bei.

6. Skalierbarkeit und Innovation

3D-Druck bietet eine hohe Skalierbarkeit und ermöglicht die Herstellung von Gebäuden in verschiedenen Größen und Formen. Das fördert die Innovationskraft in der Bauwirtschaft und ermöglicht die Realisierung von architektonisch anspruchsvollen Projekten. Lean Construction und 3D-Druck gehen Hand in Hand, um innovative Lösungen für die Bauwelt zu schaffen.

Und nun?

Wir sehen, dass die Kombination von 3D-Druck und Lean Construction eine vielversprechende Zukunft für die Bauwirtschaft darstellt. Durch die Integration von Präzision, Effizienz, Nachhaltigkeit und Qualitätskontrolle können diese beiden Ansätze die Art und Weise, wie wir bauen, grundlegend verändern. Bei weitergehenden Betrachtungen würden wir sehen, dass die Lean Prinzipien ebenso bei und für andere technische Innovationen eine Rolle spielen. Aber das ist etwas für einen anderen Beitrag. Also, bleiben Sie dran 😉.

Schlagwörter: 3D-Druck, Lean Construction, Effizienz, Kostenreduktion, Nachhaltigkeit, Toyota, Innovation.

Diesen Beitrag zitieren: Karl, C. [Christian K. Karl]. (2024). 3D-Druck und Lean Construction – Eine gute Kombination [Blog-Beitrag]. 05.08.2024. BauVolution, ISSN 2942-9145. online verfügbar