Ergebnisbericht zum Branchenprojekt Prefab.Facade : Performancesteigerung von kreislauffähigen, seriell vorgefertigten Fassadenelementen

Abstract

Der Bausektor ist weltweit für einen erheblichen Anteil des Rohstoffverbrauchs, der CO₂-Emissionen und des Abfallaufkommens verantwortlich. Rund 34 % der globalen CO₂-Emissionen und 32 % des Energieverbrauchs entfallen auf Bau und Betrieb von Gebäuden. Insbesondere Bestandsgebäude mit schlechter Energieeffizienz bieten großes Potenzial, den Energiebedarf durch Sanierung erheblich zu senken. Gleichzeitig ermöglicht die Integration ressourceneffizienter und kreislaufgerechter Bauweisen, kombiniert mit automatisierter Fertigung, eine Reduktion des Rohstoffverbrauchs und der Umweltbelastung und schafft neue wirtschaftliche Perspektiven für die Baubranche. Das Forschungsprojekt „Prefab.Facade – Performancesteigerung von kreislauffähigen, seriell vorgefertigten Fassadenelementen“ hatte das Ziel, die Basis für die Entwicklung und großflächige Umsetzung modularer Holzrahmensysteme zur Sanierung zu schaffen, die im Rahmen eines Vorfertigungsprozesses hergestellt werden können. Im Fokus stand die Maximierung des Vorfertigungsgrades, die Implementierung einer durchgängigen digitalen Prozesskette der Planung über die Fertigung bis hin zur Montage sowie die ökologische und ökonomische Optimierung der Systeme. Im Projekt wurden innovative Ansätze zur Fassadensanierung untersucht, darunter die digitale Bestandsaufnahme mittels Laserscanning und Drohnen-Fotogrammmetrie, die Entwicklung eines optimierten Schichtaufbaus und die Automatisierung der Fertigung durch Industrieroboter. Zwei Versuchswände, die im Labor im Maßstab 1:1 umgesetzt wurden ermöglichten praxisnahe Tests, etwa zur Montage von Fassadenelementen, zur Untersuchung von Montagesystemen und effizienter Verbindungstechniken zwischen den Modulen. Zudem wurde die Minimierung von Wärmebrücken sowie fugenlose, hinterlüftete Putzfassaden und verschiedene Fassadenbekleidungen auf ihre Praxistauglichkeit geprüft. Die Ergebnisse zeigen, dass modulare Fassadensysteme eine deutlich höhere Kreislauffähigkeit und geringere Umweltbelastung als herkömmliche Wärmedämmverbundsysteme aufweisen können. Die serielle Vorfertigung verkürzt die Bauzeit, reduziert den Personalaufwand, minimiert witterungsabhängige Arbeiten und erhöht die Qualität der Ausführung. Die digitale Prozesskette und präzise Bestandsaufnahme ermöglichen eine effiziente Planung und Umsetzung, während eine gezielte Materialwahl die Umweltwirkungen erheblich senkt. Die Untersuchungen liefern wertvolle Erkenntnisse zur Optimierung der Bauprozesse und zur Weiterentwicklung nachhaltiger, ressourceneffizienter Fassadensysteme, die einen entscheidenden Beitrag zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Klimaneutralität im Bauwesen leisten können.The construction sector is responsible for a significant share of global resource consumption, CO₂ emissions, and waste. Approximately 34 % of global CO₂ emissions and 32 % of energy consumption are attributable to the construction and operation of buildings. In particular, existing buildings with poor energy performance offer substantial potential to reduce energy demand through renovation. At the same time, integrating resource-efficient and circular construction methods, combined with automated manufacturing, can lower raw material use and environmental impacts while creating new economic opportunities for the construction industry. The research project “Prefab.Facade – Performance enhancement of circular, serially prefabricated façade elements” aimed to establish the basis for developing and broadly deploying modular timber frame systems for renovation, manufactured in an off-site prefabrication process. The focus was on maximizing the degree of prefabrication, implementing an end-to-end digital process chain from planning through fabrication to installation, and optimizing the systems ecologically and economically. The project investigated innovative approaches to façade renovation, including digital as-built surveying using laser scanning and drone photogrammetry, the development of optimized layer assemblies, and the automation of manufacturing with industrial robots. Two full-scale (1 : 1) experimental walls built in the laboratory enabled practical testing—for example, the installation of façade elements, the evaluation of mounting systems and efficient inter-module connection techniques. In addition, the minimization of thermal bridges, seamless ventilated render façades, and various cladding systems were assessed for practical suitability. The results show that modular façade systems can achieve significantly higher circularity and lower environmental impacts than conventional external thermal insulation composite systems (ETICS). Serial prefabrication shortens construction times, reduces labor requirements, minimizes weather-dependent work, and improves execution quality. The digital process chain and precise as-built data enable efficient planning and implementation, while targeted material choices substantially reduce environmental impacts. Overall, the investigations provide valuable insights for optimizing construction processes and advancing sustainable, resource-efficient façade systems that can make a decisive contribution to promoting circularity and climate neutrality in the built environment.Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft (FFG) Antrag-ID: 5840296