Reframe Systems: Transformation des Hausbaus mit digitaler Automatisierung und cloudnativem Onshape

Automatisierung in eine alternde Branche bringen

Der US-Bausektor steht vor einem seismischen Wandel. Angesichts der Tatsache, dass über 40% der qualifizierten Bauarbeiter in den nächsten zehn Jahren in den Ruhestand gehen werden und der anhaltende Wohnungsmangel besteht, steht die Branche unter dem Druck, schneller und mit weniger Mitarbeitern zu bauen.

Reframe Systems hat es sich zur Aufgabe gemacht, Best Practices für die Industrialisierung, Automatisierung, digitales Design und skalierbare Arbeitsabläufe auf das Bauwesen anzuwenden. Die Company konzentriert sich derzeit auf Infill-Märkte und kleinere Entwickler (Projekte mit 10—100 Einheiten), die eine lokalisierte, flexible Produktion benötigen. Anstatt Häuser zu bauen, die für alle passen, liegt die Innovation von Reframe in der Fähigkeit, die Designs an die lokalen Zoneneinteilung, den Standort und die Vorschriften anzupassen, ohne an Geschwindigkeit oder Effizienz einzubüßen.

„Wir sind nicht vom Bau gekommen. Deshalb sahen wir die Gelegenheit, den gesamten Prozess zu überdenken „, sagt Felipe Polido, Mitbegründer und Leiter der Technologieabteilung. „Wir haben gefragt: Warum können Häuser nicht wie Produkte gebaut werden: digital entworfen, robotergesteuert gefertigt und schnell und sauber zusammengebaut?“

Der Vorteil von Microfactory

Das Herzstück des Modells von Reframe ist die Mikrofabrik: kompakt, 50.000 Quadratmeter. ft. Produktionsanlagen (etwa so groß wie ein Gartencenter in einem Baumarkt), die speziell für nahegelegene Stadtgebiete gebaut wurden. Jede Mikrofabrik erfordert nur 5 Millionen US-Dollar an Kapitalinvestitionen und kann jährlich bis zu 500.000 Quadratfuß an bebauter Umwelt produzieren, was etwa 500 Häusern pro Jahr entspricht. Dieses kostengünstige Modell ermöglicht Reframe eine schnelle Skalierung bei gleichbleibender Qualität und Flexibilität.

Im Gegensatz zu riesigen, zentralisierten modularen Fabriken sind die Mikrofabriken von Reframe in die Gemeinden eingebettet, in denen sie tätig sind. Diese Nähe bietet mehrere Vorteile:

• Lokalisierte Arbeit: Derselbe Elektriker, der eine Schalttafel im Werk zusammenbaut, kann auch derjenige sein, der sie vor Ort installiert.
• Schnellere Iteration: Feedback-Schleifen zwischen Design und Produktion finden innerhalb von Minuten statt Tagen oder Wochen statt.
• Geringere Umweltbelastung: Lokale Produktion bedeutet weniger LKW-Transporte, geringere Emissionen und schnellere Lieferung.

„Unsere langfristige Vision ist eine Mikrofabrik für jeweils fünf Home Depots im Land“, sagt Polido. „Sie sind kostengünstig, flexibel und ermöglichen es uns, Industrieimmobilien auf jeden Markt zu bringen.“

Onshape als Grundlage für digitale Threads

Obwohl Reframe Systems zunächst mit Desktop-CAD experimentierte, erkannte das Team schnell, dass es mehr als herkömmliches BIM benötigte. Die moderne CAD-Umgebung von Onshape, insbesondere die Automatisierungsfunktionen und benutzerdefinierte Features, bot ihnen die Genauigkeit und Flexibilität, die für die Erstellung eines echten digitalen Threads erforderlich waren.

„Mit Onshape modellieren wir nicht nur Gebäude — wir kodieren, wie sie gebaut werden“, sagt Ethan Keller, Design Automation Lead. „Es ist das Rückgrat unseres digitalen Threads und wandelt Konstruktionsdaten direkt in Maschinenanweisungen, Werksaufgaben und sogar in KI-Optimierungen mit Zoneneinteilung um.“

Mithilfe von cloudnativ Onshape erstellt Reframe detaillierte Modelle, die Folgendes ermöglichen:

• Maschinenanleitung für Schneidsägen und Roboterarme
• Arbeitsanweisungen für die Fabrikhalle über ihre benutzerdefinierte App
• KI-Optimierung für die Einhaltung der Zoneneinteilung und die Materialauswahl

Jedes Wandpaneel ist vollständig in Onshape definiert, einschließlich Bolzen, Ummantelungen, Rohrleitungen und Stromausschnitten. Dieses Modell wird zur einzigen Informationsquelle für Design, Herstellung und Installation.

In der Cloud entwickelt, unterstützt von AWS

Die Grundlage von Onshape auf Amazon Web Services (AWS) bietet Reframe die Zuverlässigkeit und Sicherheit auf Unternehmensebene, die es für die Industrialisierung des Hausbaus benötigt. Während Onshape die CAD- und Datenmanagementfunktionen bereitstellt, die den digitalen Thread von Reframe vorantreiben, stellt AWS sicher, dass diese Funktionen mit nachgewiesener Verfügbarkeit, globaler Skalierbarkeit und derselben vertrauenswürdigen Infrastruktur bereitgestellt werden, auf die sich Fortune-100-Unternehmen und Regierungsbehörden verlassen.

„Onshape hat sich als Pionier in der cloudnativen Produktentwicklung etabliert und bietet professionelle CAD-Funktionen und integriertes Datenmanagement, das die Zusammenarbeit von Teams revolutioniert“, sagt Mark Frost von AWS. Und durch die Nutzung der globalen Infrastruktur von AWS bietet Onshape eine einzigartige Plattform, die herkömmliche IT-Belastungen beseitigt und gleichzeitig die Zusammenarbeit in Echtzeit ermöglicht.

Da Onshape vollständig in der Cloud läuft, kann Reframe neue Mikrofabriken ohne großen IT-Aufwand auf den Markt bringen, verteilte Teams dabei unterstützen, in Echtzeit zusammenzuarbeiten, und sicherstellen, dass alle Beteiligten nach einem einzigen, stets aktuellen Modell arbeiten. Die Kombination aus der modernen CAD-Plattform von Onshape und den robusten Cloud-Services von AWS ermöglicht es Reframe, mit Zuversicht zu expandieren, da sie weiß, dass ihre Konstruktions- und Produktionsdaten sicher, zugänglich und kontinuierlich verfügbar bleiben.

Kodifizierung der Bauautomatisierung mit benutzerdefinierten Features

Um seinen industrialisierten Bauansatz zu optimieren, hat Reframe innerhalb von Onshape eine Reihe von benutzerdefinierten FeatureScripts und Automatisierungstools entwickelt, die ihre Gebäudelogik kodifizieren und jeden Schritt vom Entwurf bis zur Produktion rationalisieren. Onshape ermöglicht es Reframe, hochdetaillierte, einsatzbereite Modelle schneller und mit weniger Fehlern zu erstellen, was sowohl Skalierbarkeit als auch Flexibilität freigibt.

„Mit FeatureScript können wir unsere Gebäudelogik direkt in das CAD-System einbetten“, sagt Keller. „Es geht nicht nur um das Modellieren, es geht darum, ein Gebäude zu programmieren.“

So setzt das Team von Reframe die Automatisierungsfunktionen von Onshape ein:

Roboter-Wandrahmen reduziert die Planungszeit um 75%

Dieses benutzerdefinierte FeatureScript generiert eine vollständig gerahmte Wand auf der Grundlage eines ausgewählten Wandtyps und erstellt und platziert automatisch alle Tragwerke (Ständer, Platten, Schalungen, Sanitärausschnitte und mehr). Dieser Prozess, der früher manuell und zeitaufwändig war, ist jetzt 3—4 Mal schneller und reduziert den Zeitaufwand für die Definition von Wandkonstruktionen in einem gesamten Projekt erheblich.

„Allein dieses Tool verkürzte den Zeitaufwand für die Gestaltung des Rahmens auf ein Viertel dessen, was früher erforderlich war“, sagt Polido. „Und es ist nur eines von Dutzenden von Drehbüchern, die wir gerade erstellen.“

Standardisierte Sanitärlogik verhindert manuelle Fehler

Reframe verwendet ein intelligentes Skript, um Sanitärarmaturen aus einer standardisierten Bauteilbibliothek basierend auf den Layoutbedingungen und Konstruktionsbeschränkungen automatisch zu platzieren. Dies gewährleistet projektübergreifende Konsistenz, vermeidet manuelle Platzierungsfehler und ermöglicht es Modellierern, sich auf komplexere Konstruktionsentscheidungen zu konzentrieren.

Automatisiertes Entkernen spart Zeit & minimiert das Risiko

Ein weiteres FeatureScript kümmert sich um die Platzierung von Bohrungen für Rohre und Kanäle und schneidet je nach mechanischem Aufbau und verwendeten Materialien genau dort, wo dies erforderlich ist. Durch die direkte Einbettung dieser Logik in das Modell macht Reframe manuelle Messungen überflüssig und reduziert das Installationsrisiko im Feld.

Die Konvertierung von CAD-Daten in Maschinensysteme kodifiziert die Schreinerei

Das Team von Reframe entwickelte ein Tool, das CAD-Daten direkt in Maschinenanweisungen für ihr automatisiertes Sägesystem umwandelt, ähnlich dem G-Code für CNC-Maschinen. Dies ersetzt das, was normalerweise einen hochqualifizierten, engagierten CNC-Programmierer erfordern würde, und ermöglicht es einem weniger erfahrenen Team, hochpräzise Bauteile auf Anfrage herzustellen. „Mit Bei diesem Setup haben wir eine Aufgabe übernommen, die früher eine Spezialaufgabe war, und sie vollständig automatisiert „, sagt Keller. „Wir kodifizieren die Zimmerei.“

Jedes dieser benutzerdefinierten Tools fließt in die umfassendere Strategie von Reframe für digitale Zwillinge ein. In Onshape erstellte detaillierte Modelle enthalten Metadaten, die nachgelagerte Tools wie der Roboterrahmarm verwenden können, um Entscheidungen zu treffen und die Fertigung zu steuern. So sind beispielsweise Bolzen mit eindeutigen IDs gekennzeichnet, die der Roboter scannt und verwendet, um Montageanleitungen direkt aus dem Modell abzurufen, was eine vollautomatische Wandmontage ermöglicht.

„Wir bauen ein System, bei dem das Modell nicht nur eine Zeichnung ist, sondern das Gehirn der Fabrik“, sagt Polido.

Mit diesen Werkzeugen verwandelt Reframe in wenigen Minuten Skizzen in komplette Rahmenböden.

„Was früher einen Tag dauerte, dauert jetzt eine Stunde“, erklärt Keller. „Und sobald das Modell gebaut ist, kann unser Roboterrahmenarm Wände nur mithilfe der im Modell eingebetteten Metadaten zusammenbauen.“

Durch die Automatisierung und Kodifizierung früher manueller, fehleranfälliger Schritte sorgt Reframe für eine konsistente, skalierbare und anpassbare Konstruktion.

Vom CAD-Modell zur Montage — kein Papier, kein Protokoll

Die Design-Pipeline von Reframe ist zu 100 Prozent digital. Jede Aufgabe wird über eine interne App namens Sidekick zugewiesen, die Onshape-Modelle mit Anweisungen vor Ort verbindet. Schreiner verwenden Tablets, um in Echtzeit schrittweise Anleitungen anzuzeigen, die mit dem Live-CAD-Modell verknüpft sind. So wird Genauigkeit gewährleistet und Unklarheiten vermieden.

Tritt ein Problem auf, können Konstrukteure ein Modell aktualisieren und die Arbeitsanweisung innerhalb von Stunden oder Minuten erneut auf dem Boden veröffentlichen. Die branchenübliche Reaktionszeit für RFIs beträgt 7—9 Tage.

Polido nennt ein Beispiel: „Einer unserer Schreiner hat eine Aufgabe in Sidekick, der Boden-App, die wir verwenden, erledigt, und er hat festgestellt, dass ein Call Out fehlt. Einer unserer Designer bemerkte das und innerhalb von neun Minuten aktualisierte er die Zeichnungen, veröffentlichte sie erneut und schon lag sie mit der richtigen Lösung wieder auf dem Boden.“

„Die Rückkopplungsschleife ist eng. So können wir schnell handeln und kostspielige Nacharbeiten vermeiden.“

Skalierung von Fachkräften ohne mehr Mitarbeiter

Dank der Automatisierung konnte Reframe die Anzahl hochqualifizierter, erfahrener Experten vor Ort reduzieren, sodass Auszubildende und allgemeine Arbeiter einen Großteil der Montagearbeiten erledigen konnten. Die Robotersysteme des Unternehmens übernehmen sich wiederholende, risikoreiche Rahmenarbeiten, sodass sich qualifizierte Handwerker auf wertschöpfende Arbeiten wie Endbearbeitung und Inspektionen konzentrieren können.

Ihre Fabrik in der Gegend von Boston produziert 3—5 Wandpaneele pro Tag, und sie haben mit Roboterunterstützung Wandbaugruppen von über 1.000 linearen Fuß gebaut.

Ein Blick in die Zukunft

Da Fabriken in Los Angeles und darüber hinaus geplant sind, versetzt das Unternehmen das skalierbare, wiederholbare System von Reframe in die Lage, industrialisierte Wohnlösungen in den USA schnell bereitzustellen und gleichzeitig die lokalen Anpassungsanforderungen zu erfüllen und die Umweltbelastung zu minimieren.

Im Mittelpunkt steht Onshape: die Kerninfrastruktur, die die Logik, Automatisierung und Geschwindigkeit hinter dem bahnbrechenden System von Reframe unterstützt.

„Onshape hilft uns nicht nur dabei, schneller zu modellieren, sondern auch intelligenter zu bauen“, sagt Keller. „Es ist unsere Grundlage für die landesweite Skalierung von nachhaltigem Wohnen.“