Unterstützung bei der Restaurierung denkmalgeschützter Holzkonstruktionen mittels 3D-Scan und Projektion

Die Modellfabrik Vernetzung unterstützt eine Zimmerei dabei, mithilfe von dreidimensionalen Scans die Rekonstruktion denkmalgeschützter Holzkonstruktionen zu vereinfachen.

Problemstellung

Im Rahmen der Altbausanierung von denkmalgeschützten Gebäuden nehmen die Anforderungen an die Genauigkeit und Formtreue der zu sanierenden Bauteile stetig zu, um den Erhalt eines Bauwerkes sichern zu können. Die Firma DHR Gleichberge GmbH beschäftigt sich in diesem Bereich vorwiegend mit Fachwerkhäusern und denkmalgeschützten Holzkonstruktionen, welche meist über Zierelemente oder komplex angeordnete Konstruktionselemente verfügen.

Heute steht ein sehr großer Teil unserer Gebäude unter Denkmalschutz, womit ein Kompromiss aus Denkmalschutz und modernen Anforderungen, wie Brand-, Feuchte- und Bautenschutz, aber auch Komfort, geschlossen werden muss. Oft müssen die Gebäude auch aufgrund der Erhaltung saniert werden, da Konstruktions- und Zierelemente von Holzschädlingen oder Fäule befallen sind.

Müssen verformte oder verzierte Elemente ausgewechselt werden, ist es notwendig, komplizierte Schablonen durch den Handwerker anfertigen zu lassen, sofern dies noch möglich ist. Werden Bauteile nur teilweise, z.B. an den befallenen Stellen, ausgewechselt, müssen zusätzliche Holzverbindungen ausgearbeitet werden. Sind die Konstruktionselemente räumlich verformt und liegen weit auseinander, ist es oft schwer, passende Bezugspunkte zu finden. Hier sind Know-how und Kreativität des Zimmerers gefragt. Bei weit auseinander liegenden Anschlusskonstruktionen und fehlendem Bezugspunkt kommt aber auch der Handwerker mit Schablonen schnell an seine Grenzen. Hier kann der Handwerker die Form des Sanierungselements oft nur erahnen, wodurch sich die Anzahl der Bearbeitungsschritte erhöht.

Handelt es sich um verzierte Bauteile, können die Zierelemente in den wenigsten Fällen nahezu gleich wiederhergestellt werden. Zudem ist es sehr schwer für reine Zimmereien und Restaurationsbetriebe Bildhauer mit einem sehr spezifischen Know-how zu beschäftigen und im Unternehmen zu halten, da die Nachfrage an Zierelementen sehr gering und die Kosten verhältnismäßig hoch sind.

Zielsetzung

Das Ziel des Projektes ist es eine Überführungsmethode optischer Messdaten von Bauwerkselementen im denkmalgeschützten Holzbau für eine zusammenhängende Prozesskette zur Rekonstruktion der Bauteile zu erarbeiten. Die Methode ermöglicht eine detailgetreue Wiederherstellung oder Duplikation von Zierelementen. Somit können einzelne Sanierungselemente mit einem hohen Vorfertigungsgrad stationär und passgenau, für die Montage in der Bestandskonstruktion ausgearbeitet werden.

Quelle: (© DHR Gleichberge GmbH)

Projektbeschreibung

Im Projekt soll die Umsetzbarkeit der erarbeiteten Methodik wie folgt an zwei exemplarischen Bauteilen aufgezeigt werden, deren Schadstellen durch mechanische Einwirkungen verursacht wurden:

• eine Gesimsbohle, welche teilweise zu erneuern ist
• einen Schwelle-Anschluss bzw. Rähm-Pfosten-Streben-Anschluss, bei dem der Anschluss erneuert werden muss. Hier liegt die Besondere Schwierigkeit darin, dass alle Konstruktionsteile in sich verzogen sind

Im ersten Teil gilt es, den Bereich der Schadstelle genau zu detektieren und so mit Referenzpunkten zu markieren, dass eine erneute Zugänglichkeit gewährleistet werden kann. Anschließend wird der Bereich der Schadstelle und der Verbindungselemente dreidimensional aufgenommen. In entsprechender Software erfolgt die Aufbereitung der Bestandsdaten und die Ausarbeitung der Verbindungselemente zu beiden Seiten, sowie des erforderlichen Sanierungselementes. Die Ausgangsdaten des Sanierungselementes müssen für die Bearbeitung in einer Abbundanlage oder einem Bearbeitungszentrum überarbeitet werden, da Scan- und Bearbeitungsdaten auf unterschiedlichen Grundlagen basieren. Die Scandaten basieren auf einem triangulierten Oberflächennetz und die Ausgangsdaten für Bearbeitungszentren auf Volumenelementen. Sind die Daten des Sanierungselementes aufbereitet, kann das Bauteil vorgefertigt werden. Gleichzeitig werden die Anschlusskonstruktionen (Blattverbindungen) in die Bestandsdaten konstruiert, um sie anschließend mit Hilfe des im Scanner integrierten Projektors auf die Bestandskonstruktion zu übertragen. Anschließend können die Verbindungselemente mit geforderter Passgenauigkeit ausgearbeitet werden, um das Sanierungselement zu montieren und die Verbindung laut Statik schlüssig zu verbinden. Danach kann der Sanierungsbereich ggf. zu Dokumentationszwecken erneut gescannt werden.

Durch die DHR Gleichberge GmbH werden beide Bauteile zu Demonstrationszwecken vor Ort bereit gestellt. Diese können auch über die Projektlaufzeit hinaus für Interessenten vorgehalten werden.

Mehrwerte für kleine und mittlere Unternehmen (KMU)

• einfache und kostengünstige Lösungsansätze für komplexe Problemstellungen
• aussagekräftige und detailgetreue Kalkulation
• mögliche Ausweitung des Aufgabenbereichs des Unternehmens, dadurch Schaffung neuer Arbeitsplätze

Quelle: (© DHR Gleichberge GmbH)