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Flexibel und rezyklierbar

3D-gedruckte Schalungen von SAEKI Robotics

Dr. Matthias Leschok gründete 2022 das ETH Zürich Spin-Off SAEKI Robotics AG. Das innovative Startup kombiniert 3D-Druck mit Robotik, um nachhaltige Schalungen für Sonderanfertigungen oder Katalogprodukte zu produzieren. Das Interview führt Dr. René Jähne, Technology Transfer Officer beim Nationalen Forschungsschwerpunkt Digitale Fabrikation (NCCR Digital Fabrication).

Herr Dr. Leschok, könnten Sie uns einen Überblick geben, welche Idee hinter der SAEKI Robotics AG steckt, und was Sie dazu bewogen hat, ein Startup zu gründen?

Die SAEKI Robotics AG entstand aus der Idee, den umständlichen und kostenintensiven Planungs- und Fertigungsprozess von Sonderschalungen durch 3D-Druck zu vereinfachen. Wir wollten damit ermöglichen, dass mehr materialoptimierte Betonbauteile eingesetzt werden, wie etwa Rippendecken. Mit der robotergestützten Produktion können wir digitale Entwürfe in physische Bauteile umwandeln. Dadurch wollen wir den Fertigungsprozess effizienter, ressourcenschonender und flexibler gestalten und gleichzeitig die Gestaltungsfreiheiten erhöhen.

Bis diese Lösung Marktreife erlangte, war es sicherlich ein weiter Weg…

Während meiner Zeit am NFS Digitale Fabrikation an der ETH Zürich konnte ich sehen, wie vielversprechende Forschungsansätze in der Architektur zwar technisch umsetzbar waren, aber in der Praxis selten eingesetzt wurden. Das hat mich zu der Frage geführt: «Warum finden diese innovativen Technologien den Weg in die Industrie nicht?» Viele Entwicklungen bleiben im akademischen Umfeld, da oft die passenden Schnittstellen zu den Planern und ausführenden Unternehmen sowie Geschäftsmodelle fehlen. Hier setzt SAEKI an: Wir bauen mit unserer Lösung eine Brücke zwischen Forschung und Praxis, indem wir digitale Planung und automatisierte Fertigung in einem integrierten Prozess zusammenführen. Zusammen mit meinen Mitgründern Andrea Perissinotto und Oliver Harley haben wir einen dringenden Bedarf an massgeschneiderten Bauteilen in Architektur, Bauwesen und Industrie erkannt. Durch die Verknüpfung von Robotik, digitaler Fabrikation und KI-gestützter Prozessoptimierung ermöglichen wir die wettbewerbsfähige Umsetzung von Sonderlösungen und wollen damit eine neue Ära der Produktion einläuten. So möchten wir zu einer nachhaltigeren und effizienteren Bau- und Produktionsbranche beitragen.

Was unterscheidet Ihre Drucktechnologie von konventionellen Herstellungsmethoden für Schalungen und weshalb ist sie gerade für die Schweizer Betonvorfabrikation besonders interessant?

Unsere patentierte Drucktechnologie basiert auf einem additiven, robotergestützten Fertigungsverfahren, bei dem Material nur dort eingesetzt wird, wo es statisch erforderlich ist. Im Gegensatz dazu werden bei konventionellen Methoden wie Einwegholzschalungen oft grosse Materialmengen manuell bearbeitet, was zu viel Abfall, eingeschränkten Designmöglichkeiten und höheren Kosten führt. Durch unseren 3D-Druck-Ansatz fertigen wir projektspezifische Schalungen, welche zum Beispiel materialoptimierte Betonstrukturen ermöglichen, die bei mehrfacher Nutzung kostengünstiger, passgenauer und nachhaltiger sind. Zudem bestehen unsere Schalungen aus einem Kunststoff, der mehrfach rezyklierbar ist und durch seine hohe Steifigkeit und Festigkeit eine hohe Wiederholbarkeit der Betonteilherstellung ermöglicht. Gerade für die Schweizer Betonvorfabrikation ist dies interessant, da hohe Qualitätsansprüche und ein ausgeprägtes Umweltbewusstsein aufeinandertreffen. Die Produzenten profitieren von geringeren Material- und Energiekosten sowie kürzeren Produktionszeiten, wodurch die Herstellung von Sonderformen wettbewerbsfähig wird.

Wie lässt sich Ihre Technologie in bestehende Produktionsabläufe von Schweizer Betonvorfabrikanten integrieren?

Auf unterschiedliche Art: Wir können bei hohen Stückzahlen komplette Schalungssysteme für Standardprodukte ersetzen oder einzelne Elemente mit 3D-gedruckten Einlagen kombinieren. Ebenso sind wir in der Lage, Sonderbauteile oder Prototypen von Schalungen für neue Produkte herzustellen. Üblicherweise starten wir mit unseren Kunden nach gemeinsamer Diskussion, um eine massgeschneiderte Lösung anbieten zu können. Dabei fertigen wir Prototypen und Musterbauteile an. Anhand dieser konkreten Beispiele finden wir schliesslich die beste Herangehensweise. Sobald ein Produkt definiert ist, können unsere Kunden künftige Schalungen ganz einfach online über unser SAEKI Portal bestellen. Nach dem Benutzen der Schalung auf der Baustelle oder im Fertigteilwerk lassen wir sie vor Ort abholen und bei einem Partner in der Schweiz rezyklieren, wobei unsere Kunden einen Rabatt auf ihre nächste Bestellung erhalten.

Mit welchem zeitlichen und finanziellen Aufwand müssen Unternehmen im Vergleich zu den bisherigen Prozessen rechnen?

Die Kosten und der zeitliche Aufwand variieren je nach Projekt und lassen sich kaum pauschal benennen. Wichtig ist uns, nicht alles zwangsläufig in 3D zu drucken, sondern mit allen Beteiligten eine elegante, effiziente und kostengünstige Lösung zu erarbeiten. Unsere Preise liegen in einer vergleichbaren Grössenordnung zu anderen Verfahren im nicht standardisierten Schalungsbau, jedoch sind unsere 3D-gedruckten Schalungen mehrfach verwendbar, was langfristig Kosten reduziert. Dank unseren robotischen Fertigungsanlagen, die rund um die Uhr grossformatige Bauteile produzieren können, sind wir in der Lage, auch grössere Aufträge fristgerecht zu liefern und uns flexibel auf unterschiedliche Projektanforderungen einzustellen.

Können Sie uns ein konkretes Beispiel aus der Praxis nennen, bei dem Ihre Schalungen bereits erfolgreich für nachhaltiges Bauen eingesetzt wurden?

Ein anschauliches Beispiel ist unser Projekt mit der CREABETON AG, die unsere additiv gefertigten Schalungen für das Projekt Tor Alva (Weisser Turm) in Mulegns eingesetzt hat. Dort konnten wir geometrisch besonders anspruchsvolle Schalungen mit unserem 3D-Druckprozess herstellen und die zeit- und kostenintensive Fertigung von Einwegholzschalungen vermeiden. Durch unseren 3D-Druck-Ansatz reduzierten wir den Materialeinsatz um rund 40 Prozent und beschleunigten gleichzeitig die Bauarbeiten. Zudem zeigte sich, dass unsere Schalungen den hohen Anforderungen an die Oberflächenqualität auch bei wiederholtem Giessen grosser Bauteile konstant gut entsprechen – ein zentrales Kriterium bei diesem Projekt. Dank der engen Abstimmung mit den beteiligten Unternehmen und einer präzisen digitalen Planung verlief die Implementierung reibungslos. Das durchwegs positive Feedback aus diesem Praxiseinsatz hat bestätigt, dass unsere Produktionsweise nicht nur nachhaltiger, sondern auch wirtschaftlich attraktiv ist.

Welche Hindernisse mussten Sie bei der Kommerzialisierung überwinden, gerade im Hinblick auf die hohen Ansprüche für Sichtbeton?

Eine der grössten Herausforderungen war, das Vertrauen von Bauunternehmen und Betonvorfabrikanten zu gewinnen, die sich oft auf bewährte Fertigungsmethoden verlassen und neuen Technologien eher skeptisch gegenüberstehen. Indem wir schrittweise validierte Nachweise für die Belastbarkeit und Oberflächengüte unserer Kunststoffschalungen lieferten, konnten wir diese Vorbehalte abbauen. Eine enge Kooperation mit Branchenspezialisten hilft uns zudem, die Integration unserer Produktion nahtlos an die bestehenden Abläufe der Kunden anzupassen, indem wir von der Bestellung bis hin zur Lieferung eine digitale Prozesskette anbieten. Diese Überzeugungsarbeit zu leisten war zwar zeit- und ressourcenintensiv, aber entscheidend, um den Übergang von der Forschung in den Markt und somit die erfolgreiche Realisierung der ersten Bauprojekte zu meistern.

Abgesehen von den Kosteneinsparungen: Welche langfristigen Vorteile sehen Sie, wenn sich Betonvorfabrikanten bereits heute auf Ihre innovativen Schalungssysteme einstellen?

Wer bereits heute auf unsere Schalungssysteme setzt, profitiert langfristig von einer besseren Planbarkeit und schnelleren Reaktionszeiten auf wechselnde Kundenanforderungen. Dank der additiven Fertigungsmethode entsteht eine nie dagewesene Gestaltungsfreiheit, da selbst komplexe und frei geformte Bauteile ohne grossen Mehraufwand realisiert werden können. Dieser innovative Charakter stärkt die Wettbewerbsposition von Betonvorfabrikanten, die sich dadurch als Vorreiter für nachhaltige Bauweisen etablieren können. Durch den reduzierten Materialverbrauch und den geringeren Energiebedarf verbessert sich zudem die Umweltbilanz. Gleichzeitig eröffnet die digitale Prozesskette neue Möglichkeiten für eine präzise Planung und Dokumentation, was die Qualitätssicherung erleichtert. Darüber hinaus bietet unsere Technologie eine Basis für künftige Weiterentwicklungen im Bereich Robotik und Automatisierung, sodass sich Fertigteilwerke langfristig flexibel an sich ändernde Markt- und Kundenbedürfnisse anpassen können. Und schliesslich können sich Schweizer Betonvorfabrikanten als innovative Arbeitgeber profilieren und somit einen Wettbewerbsvorteil im Hinblick auf Fachkräftemangel und offene Lehrstellen erzielen.

Inwieweit profitieren auch kleine und mittlere Betriebe in der Schweiz von Ihrer Technologie, oder ist sie vor allem auf grosse Produktionsunternehmen zugeschnitten?

Unsere Technologie kommt besonders kleinen und mittleren Betrieben zugute, weil sie keine teuren Anschaffungen tätigen müssen und die Schalungen stattdessen direkt von uns beziehen können. So umgehen sie hohe Fixkosten und profitieren von den Vorteilen der additiven Fertigung, etwa der effizienten Materialnutzung und Flexibilität im Design. Da wir Schalungen auch in kleineren Losgrössen fertigen, können KMU individuelle Aufträge schnell umsetzen, ohne lange Vorlaufzeiten oder grosse Lagerflächen einplanen zu müssen. Zudem erleichtern wir durch unsere digitale Planung die Abstimmung mit dem Kunden, was das Projektmanagement für kleinere Teams vereinfacht. Gerade in der Schweiz erweist sich dieser kundenorientierte Service-Ansatz als ideal. Er ermöglicht es unseren Kunden, mit geringen Investitionen innovative Projekte zu realisieren und in einem zunehmend anspruchsvollen Markt konkurrenzfähig zu bleiben.

Dr. Matthias Leschok

Der promovierte Architekt ist seit 2022 Mitgründer und COO der SAEKI Robotics AG. Das Unternehmen mit Sitz in Bäretswil im Kanton Zürich stellt rezyklierbare Schalungen für beispielsweise Säulen, Fassaden, Decken oder Treppen her und beschäftigt derzeit 19 Mitarbeitende. Vor und während der Gründung der SAEKI Robotics AG hat Dr. Matthias Leschok an der ETH Zürich promoviert und Berufserfahrung in der Architekturbranche gesammelt.

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