Die digitale Transformation des modernen Holzbaus für die Landwirtschaft
In einer Zeit, in der Ressourceneffizienz und ökologische Nachhaltigkeit zu den zentralen Leitmotiven des Bauwesens avanciert sind, setzt das Forschungsprojekt TimberPlan+ neue Maßstäbe für den landwirtschaftlichen Hallenbau. Das Hauptziel dieses Vorhabens war die Entwicklung einer durchgängig digital basierten Planungsmethodik, die alle Fachdisziplinen – von der Architektur über die Tragwerksplanung bis hin zur Bauphysik und dem Brandschutz – informationsverlustfrei miteinander verknüpft.

Die Renaissance einer Vision: Das ReFlexRoof-System
Das Herzstück des Projekts bildet das sogenannte ReFlexRoof-System, eine moderne Interpretation der historischen Zollinger-Bauweise. Diese zeichnet sich durch ein charakteristisches Rautengitter aus, das nicht nur ästhetisch überzeugt, sondern auch ein enormes ökologisches Potenzial birgt: Analysen im Rahmen des Projekts zeigten, dass Zollingerkonstruktionen – bestehend aus einer linken und einer rechten Lamelle, zusätzlich einer Deckschale – im Vergleich zu konventionellen Konstruktionen aus Holzbindern eine Holzeinsparung von bis zu 55 % ermöglichen.

Um dieses Potenzial für die heutige Landwirtschaft nutzbar zu machen, wurde eine Methodik entwickelt, die auf voll- oder teilautomatisierte, NC-gesteuerte Fertigungsprozesse in regionalen kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) des Zimmerer- und Dachdeckerhandwerks ausgerichtet ist.

Der digitale Zwilling als Integrationsplattform
Der technologische Schlüssel liegt in der Verwendung einer parametrischen Planungsumgebung(Grasshopper/Rhinoceros). Anstatt statische Entwürfe zu erstellen, wurde ein digitales Gesamtmodell entwickelt, das flexibel auf Standortparameter wie Wind- und Schneelasten sowie individuelle Nutzungsanforderungen reagiert.

Diese digitale Kette integriert unterschiedliche Fachdisziplinen auf innovative Weise:

• Integrale Tragwerksplanung: Über eine direkte Schnittstelle zwischen dem Geometriemodell und der statischen Vorberechnung (innerhalb der Parametrik) können statisch erforderliche Mindestquerschnitte automatisiert berechnet und direkt in den Entwurf zurückgespielt werden.
• Bauphysik im Stallklima: Durch Langzeitmessungen in realen Objekten wie Ökoschweine- oder Reithallen wurden präzise Daten zur Holzfeuchteentwicklung gewonnen. Diese flossen in hygrothermische Simulationen ein, um die Dauerhaftigkeit der Konstruktion ohne chemischen Holzschutz sicherzustellen.
• Experimenteller Brandschutz: Da für Holzkonstruktionen in der Landwirtschaft oft spezifische Anforderungen gelten, wurden Brandversuche im Klein- und Großmaßstab durchgeführt. Diese bestätigten nicht nur die theoretischen Abbrandraten, sondern lieferten auch wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Knotenverbindungen.

Vom Algorithmus zum Bauwerk: Der 1:1 Demonstrator
Die Praxistauglichkeit der entwickelten Planungsmethode wurde durch den Bau eines 1:1 Demonstrators unter Beweis gestellt. Hierbei wurde die gesamte Prozesskette – von der automatisierten Generierung der Abbund-Daten bis zur Montage der segmentierten Halbschalen-Elemente – evaluiert. Besondere technische Details, wie ein speziell entwickeltes, rautenförmiges Dachfenster, das sich nahtlos in die Gitterstruktur einfügt, wurden dabei erfolgreich getestet.

Trotz der erfolgreichen Umsetzung zeigten die Messungen am Demonstrator (u. a. mittels 3D-Scanning), dass Fertigungs- und Montagetoleranzen eine entscheidende Rolle spielen. Diese Erkenntnisse fließen direkt in die Verfeinerung der Planungsmethodik ein, um die Präzision künftiger Bauvorhaben weiter zu steigern.

Regionale Wertschöpfung und Kooperation
TimberPlan+ versteht sich nicht nur als technisches Projekt, sondern auch als Impulsgeber für die regionale Wirtschaft. Es wurde ein Interaktionsmodell für KMU entwickelt, das die kooperative Zusammenarbeit stärkt. Durch die Bereitstellung digitaler Planungsdaten und die Bildung zertifizierter Unternehmensnetzwerke wird es regionalen Betrieben in Zukunft möglich sein, komplexe und materialeffiziente Holzdächer wettbewerbsfähig anzubieten.

Fazit und Ausblick
Das Projekt TimberPlan+ hat erfolgreich die Grundlage für ein zukunftsfähiges Planungs-, Bau- und Vertriebssystemgeschaffen. Es demonstriert eindrucksvoll, dass die Verbindung von traditioneller Handwerkskunst mit modernster digitaler Technologie Lösungen hervorbringt, die sowohl ökonomisch attraktiv als auch ökologisch wegweisend sind.

Keywords: Parametrische Planung, Zollingerkonstruktion, Landwirtschaftlicher Holzbau, Digitale Prozesskette, Ressourceneffizienz, Regionales KMU-Netzwerk