DFMA

Bouwen wordt assembleren. DFMA trekt de maakbaarheid naar voren in het proces, lang voordat de eerste paal de grond in gaat. Het is een harde breuk met de 'we lossen het op de bouw wel op'-mentaliteit die de sector jarenlang typeerde. Door componenten te reduceren en handelingen te standaardiseren, verdwijnt verspilling uit de keten. Dat vereist discipline. Architecten moeten begrijpen hoe een CNC-machine werkt en constructeurs moeten de logistiek van een vrachtwagen in hun ontwerp meenemen. Wanneer een ontwerp zodanig is uitgekristalliseerd dat elk element zonder aanpassingen direct vanuit de fabriek op de juiste plek in het bouwwerk klikt, spreekt men van een geslaagde DFMA-implementatie. Geen gezaag. Geen gepruts met kitranden die net niet sluiten. Gewoon pure precisie.

De uitvoering van DFMA stoelt op een verregaande integratie van engineering en productie. Het begint bij de deconstructie van het traditionele ontwerpconcept. Teams analyseren elk onderdeel op zijn functionele waarde. Kan een kolom ook als leidingkoker dienen? Reductie van componenten is het primaire doel. Minder onderdelen betekenen minder fouten.

In de fabriek vindt de daadwerkelijke vervaardiging plaats op basis van digitale data. CNC-machines en gerobotiseerde lijnen produceren elementen met een precisie die op een traditionele bouwplaats ondenkbaar is. De focus ligt hier op standaardisatie van interfaces. Of het nu gaat om een gevelpaneel of een badkamerunit, de aansluitpunten zijn universeel en vooraf bepaald. Op de bouwplaats verandert de rol van de vakman in die van een assembleur. Er wordt gewerkt met droge verbindingen. Hijskranen en gespecialiseerde montageteams plaatsen de modules in een strak ritme. Aanpassingen ter plekke zijn uit den boze. De logistiek is leidend; onderdelen arriveren vaak 'just-in-sequence'. De bouwlocatie blijft schoon, de doorlooptijd kort en de foutmarge nihil.

Vervaardiging versus samenkomst

Hoewel de term vaak als een enkelvoudig concept wordt gehanteerd, bestaat DFMA uit twee fundamenteel verschillende optimalisatieslagen die elkaar versterken maar elk een eigen focus hebben. Design for Manufacture (DFM) richt zich primair op de maakbaarheid van individuele componenten. Hierbij draait alles om het selecteren van de juiste materialen en productieprocessen om de complexiteit van losse onderdelen te minimaliseren. Denk aan het minimaliseren van freeswerk bij een staalverbinding of het optimaliseren van de gietvorm voor een betonnen prefab-element.

Design for Assembly (DFA) kijkt juist naar de interactie tussen die onderdelen. Het doel? Een zo eenvoudig mogelijke montage op de bouwplaats. Dit uit zich in het ontwerpen van zelf-uitlijnende verbindingen en het beperken van het aantal benodigde gereedschappen. Een ontwerp kan uitstekend geschikt zijn voor fabricage (DFM) maar een drama zijn om in elkaar te zetten (DFA), en vice versa. De synergie tussen beide is waar de echte winst zit. Minder onderdelen. Snellere handelingen. Foutloos stapelen.

Van 2D-elementen tot volumetrische modules

Binnen de wereld van industrieel bouwen manifesteert DFMA zich in diverse gradaties van prefabricage. We onderscheiden vaak de volgende varianten:

• Componentgebaseerde systemen: Kleine, gestandaardiseerde onderdelen die op de bouwplaats tot een geheel worden gesmeed.
• 2D-paneelbouw (Panelised systems): Wand-, vloer- en daksegmenten die in de fabriek worden geassembleerd en als platte pakketten naar de bouwplaats gaan. Efficiënt transport. Hoge mate van flexibiliteit.
• 3D-volumetrische bouw (Modular construction): Volledige kamers of units die inclusief afwerking de fabriek verlaten. Hierbij is de DFA-component extreem kritisch omdat de toleranties bij het koppelen van deze grote blokken minuscuul zijn.

Vaak wordt DFMA verward met simpelweg 'prefab'. Dat is onjuist. Prefab is een logistieke keuze; DFMA is een ontwerpfilosofie. Waar prefab enkel betekent dat iets ergens anders wordt gemaakt, dwingt DFMA de ontwerper om de beperkingen van de fabriek en de logistiek als leidende ontwerpparameters te accepteren.

Modern Methods of Construction (MMC)

In internationale context wordt vaak de term MMC gebruikt. Dit is een bredere paraplu waar DFMA onder valt. Terwijl MMC de industrie als geheel beschrijft, is DFMA de specifieke technische methode om die industriële ambities waar te maken. Er is ook overlap met Platform Design. Hierbij worden DFMA-principes toegepast op een reeks verschillende gebouwtypen die gebruikmaken van een gedeelde set componenten. Een soort LEGO-doos voor de utiliteitsbouw.

Het onderscheid met traditionele systeembouw zit in de digitale koppeling. Zonder BIM is DFMA feitelijk onmogelijk. De data uit het model stuurt de machine aan. Geen papieren tekeningen meer. De digitale tweeling is de enige waarheid. Een breuk met het verleden. Hard. Zakelijk. Onverbiddelijk nauwkeurig.

In een grootschalig woningbouwproject arriveert een vrachtwagen met volledig afgewerkte badkamerunits. Waar een installateur voorheen dagenlang in een krappe ruimte worstelde met leidingwerk en tegelzetters, wordt de unit nu binnen vijftien minuten op zijn plek gehesen. De aansluitpunten voor water en elektra zitten op de millimeter nauwkeurig op de positie uit het digitale model. Eén klikverbinding. Klaar. Het past altijd.

Bij de montage van een hybride kantoorgebouw worden de CLT-vloerplaten direct vanaf de trailer geplaatst. De uitsparingen voor de ventilatiekanalen zijn in de fabriek al met een CNC-frees uitgezaagd. Geen stof op de bouwplaats. Geen handmatig boorwerk door dikke houten panelen. De logistieke volgorde van de vrachtwagen dicteert het ritme van de kraan. Een continue stroom van handelingen zonder oponthoud.

Poka-yoke in de staalbouw: Een stalen balk krijgt een unieke kopplaat met een asymmetrisch gatenpatroon. Het onderdeel kan simpelweg niet ondersteboven of achterstevoren gemonteerd worden. Montagefouten zijn fysiek onmogelijk. De monteur ziet direct of de oriëntatie klopt. Snelheid door eliminatie van twijfel.

Denk ook aan gevelelementen die inclusief beglazing, zonwering en gevelbekleding worden aangeleverd. De monteur stelt het element enkel nog af met stelbouten die in vooraf ingestorte ankers vallen. Passen is weten. Het meetwerk is in de engineeringfase al definitief afgerond. Op de bouwplaats rest enkel nog de uitvoering van de laatste handelingen.

De overgang naar DFMA brengt een fundamentele verschuiving teweeg in de juridische verantwoordelijkheid binnen het bouwproces. De Wet kwaliteitsborging voor het bouwen (Wkb) vormt hierbij de centrale spil. Omdat het bouwwerk als een assemblage van componenten ontstaat, wordt het 'as-built' dossier feitelijk al in de fabriekshal gevormd. De kwaliteitsborger richt zijn pijlen niet langer op ad-hoc handelingen op de steiger. Hij beoordeelt de geborgde processen van de producent. Alles moet traceerbaar zijn. Elk element heeft een paspoort.

In Europees verband regeert de Construction Products Regulation (CPR). Voor veel geprefabriceerde elementen die via de DFMA-methodiek tot stand komen, is een CE-markering een harde, wettelijke eis. De fabrikant verklaart hiermee dat het onderdeel voldoet aan de geharmoniseerde Europese normen voor bijvoorbeeld brandveiligheid of constructieve integriteit. Zonder deze markering is handel en toepassing binnen de Unie onmogelijk. Het Besluit bouwwerken leefomgeving (BBL) blijft ondertussen de vinger aan de pols houden voor de uiteindelijke prestaties van het gebouw. DFMA is het middel om aan deze publiekrechtelijke eisen te voldoen met een drastisch verlaagd faalrisico.

Maatbeheersing is juridisch kritiek. Normen zoals NEN 3682 voor toleranties in de bouw krijgen een dwingender karakter wanneer componenten op de millimeter nauwkeurig moeten passen. Waar de traditionele bouw rekent met centimeters, straft de machine elke afwijking af. De aansprakelijkheid bij pasfouten verschuift hiermee onherroepelijk naar de engineeringfase. Ook de Milieuprestatie Gebouwen (MPG) speelt een rol. Door de reductie van materiaalverlies in een gecontroleerde productieomgeving is de duurzaamheid van het ontwerp beter te staven tijdens de vergunningsaanvraag. Data is bewijs.

De wortels van DFMA liggen niet in de bouw. In de jaren 70 zochten de Britse ingenieurs Geoffrey Boothroyd en Peter Dewhurst naar een wetenschappelijke methode om de westerse productie-industrie te redden. De concurrentie uit Japan was moordend. Hun oplossing? Een rigoureuze focus op assemblage-optimalisatie. Autofabrikanten zoals Ford adopteerden deze principes om de complexiteit van motoren en chassis' te reduceren. Minder onderdelen betekende minder montagefouten. Zo simpel was de logica. De industrie veranderde definitief.

De bouwsector bleef lang een buitenbeentje. Terwijl de automotive sector automatiseerde, bleef de bouwplaats een arena van ambachtelijke improvisatie en ad-hoc oplossingen. Pas aan het eind van de 20e eeuw vond de daadwerkelijke oversteek plaats. Een cruciaal moment was de publicatie van het Egan-rapport in 1998 in Groot-Brittannië. Het rapport riep op tot een radicale verandering: de bouw moest meer gaan lijken op de maakindustrie. De term Modern Methods of Construction (MMC) werd de drager, maar DFMA leverde het benodigde technische instrumentarium.

De echte versnelling kwam met de digitalisering van het ontwerpproces. Vroege systeembouw uit de jaren 60 en 70 leed vaak onder een gebrek aan flexibiliteit, wat leidde tot monotone architectuur. De koppeling met geavanceerde CAD-CAM technologie maakte DFMA juist dynamisch. Het maakte de weg vrij voor massa-personalisatie. De evolutie verschoof hiermee van het kopiëren van identieke woningen naar het standaardiseren van de achterliggende processen en interfaces. Van de troffel naar de muis. Een fundamentele verschuiving in wat wij onder vakmanschap verstaan.

• https://leadrp.net/nl/blog/an-overview-of-design-for-manufacturing-or-dfm/
• https://www.encyclo.nl/begrip/dfma
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/dfma.shtml
• https://en.wikipedia.org/wiki/DFMA
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/prefab.shtml
• https://www.elstec.nl/het_beste_onderdeel/
• https://productmind.nl/wat-is-value-engineering/
• https://www.joostdevree.nl/shtmls/industrieel_bouwen.shtml
• https://nl.unixplore-pcba.com/news-show-3067.html
• https://www.tno.nl/nl/newsroom/insights/2024/12/prefab-versnelt-vooruitgang-producten/
• https://libguides.gvltec.edu/edt/dfma
• https://www.dfma.com/forum/2018pdf/SteudelPresentation.pdf
• https://valtronic.com/2021/02/23/design-for-manufacturing-and-assembly-principles/
• https://www.madearia.com/nl/blog/what-is-design-for-manufacturing-and-assembly/
• https://www.encyclo.nl/begrip/MONTAGEBOUW
• https://www.joostdevree.nl/bouwkunde2/prefab.htm
• https://www.vdlassembly.com/