Doch lieber rund?
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fassadentechnik Planung und Ausführung der Gebäudehülle Gebäudekubatur Doch lieber rund? 06/16 22. Jahrgang Weitere Themen Planung • Parametrische • WDVS • Gebäudevermessung • Algorithmen n Was in Münche wichtig ist vorwort Martin Jung, Chefredakteur fassadentechnik als Einstein-Rosen-Brücke Wie ich kennen Sie sich ganz selbstverständlich in der allgemeinen Relativitätstheorie gut aus. Wie ich wissen Sie, dass die gar nicht so komplex ist, wie alle immer behaupten. Einige zentrale Begriffe dieser Theorie lassen sich beispielsweise völlig problemlos anhand der BAU 2017 erläutern. Denn während ich diese Zeilen schreibe, bewege ich mich an der Grenzfläche der Raumzeit (vulgo Ereignishorizont), die für mich in diesem Augenblick ziemlich genau am 21. Dezember 2016 um 16 Uhr 49 endet. Wenn Sie diese Zeilen lesen, beispielsweise am Fachpressestand der BAU am 16. Januar 2017 um 11 Uhr 27, dann hat sich die informelle Grenze des Ereignishorizontes mühsam bis ins neue Jahr vorgearbeitet, durch das komplette Weihnachten, Berge von Geschenkpapier, die den Altpapiercontainer verstopfen, den Geschenke-Umtausch in den Tagen danach, durch eine laute, aber mäßig begeisternde Sylvester Party und einen verkaterten Neujahrsmorgen. Also jetzt endlich BAU. Darauf hat die Branche zwei Jahre hin gearbeitet. Produktneuheiten, die die Geschenke unter dem Weihnachtsbaum (Socken?) vergessen machen. Aber halt: Wenn Sie Abonnent der fassadentechnik sind, haben Sie rechtzeitig vor der BAU über die Einstein-Rosen-Brücke (vulgo: Wurmloch) vorab alle relevanten Informationen für die BAU vor der BAU erhalten. Ab Seite 26 lesen Sie nämlich alles, was in München wichtig ist für die Gebäudehülle. Und damit nicht genug: Damit die Krux mit multistabilen Kubaturen in der Architektur endlich ein Ende hat, eröffnen wir diese Ausgabe nicht nur mit zwei, nein mit drei Artikeln zur parametrischen Planung von Fassaden. Wir beginnen mit der Projektbeschreibung des Neubaus der ESO Supernova in der Nähe von München (ab Seite 8). Das dreidimensional gekrümmte Gebäude macht eine komplexe Gebäudehülle notwendig. Die Vermessung liefert neben anderen Daten die exakten Montagepunkte für die Unterkonstruktion der vorgehängten hinterlüfteten Konstruktion (ab Seite 12). Im Artikel ab Seite 20 schildert unser Interviewpartner dann, wie bei mehrfach geneigten Glaskonstruktionen Algorithmen Planung und Ausführung deutlich vereinfachen und damit kostengünstiger machen. Schließlich soll es Ihnen nicht gehen, wie dem Planer auf unserem Titelbild des niederländischen Grafikers M. C. Escher. Denn dann lieber rund. Herzlichst aus Hamburg grüßt Martin Jung fassadentechnik 6/2016 3 Wenn die Gebäudehülle für Unikatbauten und Landmarken ansteht, sind Algorithmen das Instrument der Wahl für Planung und Konstruktion der Gebäudehülle. Durch visuelle Programmierung ist dieses Werkzeug auch zugänglicher als früher. . Bild: Schüco 20 Der markante Gebäudeentwurf für das astronomische Zentrum der Europäischen Südsternwarte ähnelt einem Doppelsternsystem. Die Architekten haben sich für eine runde Kubatur entschieden – eine Überlegung, mit der auch der Planer auf unserem Titelbild zu ringen scheint. . inhalt vorwort 3 fassadentechnik als Einstein-Rosen-Brücke aktuell 6 Vietnam Richtfest Deutsches Haus Gebäudehülle Zirzensische Fassade 7 Tagung Fassaden für internationale Märkte 8 Parametrische Planung Fassade für ein Doppelsternsystem Michael Fischnaller 12 Gebäudevermessung „…exakt, präzise, genau…“ Jürgen Weber 16 WDVS Ganzheitlich planen und ausführen Bettina Hahn 20 Parametrische Planung II „…das eigentliche Potenzial von digitalen Planungsprozessen…“ Patric de Hair 24 Auslegungsfragen VHF Verwendbarkeitsnachweise und Standsicherheit Jan Preuß technik 4 fassadentechnik 6/2016 26 Treffpunkt für professionelles Planen und Bauen Hallenplan 28 30 32/34 33 35 36 37 40 40 43 Produkte nach Kategorien Bauchemie Bekleidung Beton Unterkonstruktion Elementfassade Dämmung Energieeffizienz Feuer- und Rauchschutz Glas Oberflächen 44 VFT Herbstseminar 2016 Full House Martin Jung 46 Trendbarometer Bau Städte der Zukunft 47 Personalien service 49 Profifinder vorschau / impressum 50 BAU 2017 branche www.fassadentechnik.de 8 Bild: M.C.Escher’s „Man with Cuboid“ © 2016 The M.C. Escher CompanyThe Netherlands. All rights reserved. www.mcescher.com Bild: Cubus Medien Verlag, Rolf Kuhl, Köln 24 Auf der BAU präsentieren wieder mehr als 2.000 Aussteller aus über 40 Ländern alles, was beim Planen und Bauen zur Anwendung kommt. Bei uns verschaffen Sie sich einen Überblick. Bild: VFT 26 Bild: Messe München International 44 Das VFT-Herbstseminar platzte in diesem Jahr aus allen Nähten. Mit 290 Teilnehmern war eine Rekordbeteiligung zu vermelden. fassadentechnik 6/2016 5 technik Parametrische Planung Fassade für ein Doppelsternsystem In Garching bei München wird derzeit unter Hochdruck am Bau des neuen Planetariums und Besucherzentrums der Europäischen Südsternwarte (ESO) gearbeitet. Der markante Gebäudeentwurf für das astronomische Zentrum stammt von Bernhardt + Partner und ähnelt einem Doppelsternsystem, bei dem die Masse von einem Stern auf einen anderen übertragen wird und dabei als Supernova explodiert. Die Klaus Tschira Stiftung fördert den Bau des neuen Planetariums und Besucherzentrums am ESO-Hauptquartier in Garching. Betreiber der ­Einrichtung wird die ESO sein. Das Zentrum soll der Öffentlichkeit die ­Bedeutung der Astronomie und ihre Auswirkung auf unseren Alltag ver­ mitteln. Die Astronomie gehört zu den ältesten Wissenschaften und ist durch den Einsatz modernster Technologien besonders spannend. Das Südtiroler Fassadenbauunternehmen Frener & Reifer ist unter ­anderem für die Planung, Fertigung und Montage der zweiseitig und ­teilweise dreiseitig gekrümmten Aluminium-Blechfassaden und für das 233 m2 große Kuppeldach verantwortlich. Alle Teile unterschiedlich Durch den parametrischen Planungsprozess waren viele Planungsgrundlagen bereits vorhanden, dadurch war es möglich den gesamten Planungsaufwand zu minimieren. Sowohl die Biegung, als auch die Schnittkontur (Abwicklung) konnten aus dem parametrischen Modell abgeleitet und an ein vollautomatisches Bearbeitungszentrum übermittelt werden und aus den Datenfiles die Bleche in einem einzigen Fertigungsprozess hergestellt werden. 8 fassadentechnik 6/2016 Bild: Frener & Reifer Parametrische Planung der Fassade Sowohl die Blechfassade als auch das Sternendach wurde vollständig parametrisch geplant. Die Basis dafür bildete ein parametrisch aufgebautes Rhino 3D Modell vom Architekten. Aus diesem konnten vom Fassaden­ bauunternehmen Frener & Reifer die geometrischen Daten übernommen und in die 3D Software (SolidWorks) integriert werden. Die weiterführenden Planungen von Frener & Reifer in SolidWorks basierten demnach auf dem parametrischen 3D Rhino Modell des Architekten. Der durchgängige Einsatz der 3D Software ist somit auf die Software ­Rhino zu beziehen, da aus diesem Basismodell der Architekten, alle weiteren relevanten 3D-Geometrien generiert werden konnten. Das heißt von der Planung und Vermessung über die Ausführungsplanung bis hin zur Montage. Einschwenken des Sternendaches. fassadentechnik 6/2016 9 technik Montage der AluminiumBlechfassade. Rendering des fertigen Besucherzentrums. Die vorgehängte hinterlüftete Fassade (VHF) von ESO Supernova wurde speziell von Frener & Reifer entwickelt und für den parametrischen Planungsprozess optimiert. Die Konstruktionsart dieser hochkomplexen Gebäudehülle, bei der alle Teile unterschiedlich sind, eignete sich bestens parametrisch geplant zu werden. Form, Kontur und Fassadenraster konnten dadurch nach Wunsch individuell, schnell und wirtschaftlich angepasst werden. Leistungsumfang Insgesamt 3.200 m2 mit 4 mm starkem Aluminiumblech beplankte Systemfassaden werden hier verbaut. Hinzu kommen 550 m2 Stahl-Pfosten-RiegelFassaden mit einer Höhe von 14 m. 360 m2 Aluminium Pfosten-RiegelFassaden werden ebenfalls verbaut. Das Kuppeldach (Sternendach) schlägt in der Gebäudehülle mit insgesamt 233 m2 und einem Durchmesser von 17 m zu Buche. Zudem werden im Untergeschoss, im Erdgeschoss und im 3. Obergeschoss Türen aus Glas mit Aluminium Rahmen realisiert. Ebenso eine vollautomatische Karussell-Drehtür mit einem Durchmesser von 3000 mm. Besondere Herausforderungen Geschwungene Fassadenform stellte besonders hohe Anforderungen im Bereich der Gebäudehülle. Die einzelnen Elemente der Aluminium-Blechfassade bestehen aus teils zweiseitig, teils dreiseitig gebogenen Teilen. Auch die Geometrie der 213 unterschiedlichen Fassadengläser ist besonders hervorzuheben, da hier kein Bauteil gleich ist. Das 25 t schwere Sternendach besteht zudem aus 263 unterschiedlichen Glas-Dreiecksscheiben. Die vorgefertigten Baugruppen des Daches wurden zuerst am Boden zusammengesetzt und dann mit einem Mobilkran (maximal Nutzlast 500 t) auf das Dach des Gebäudes gehoben. Die Realisierung erfolgte als 3D und parametrisch geplante Gesamtlösung. Bilder: Frener & Reifer Michael Fischnaller Horizontalschnitt der Aluminium-Blechfassade. 10 fassadentechnik 6/2016 Vertikaler Regelschnitt des Sterndaches. fassadentechnik 6/2016 11 architektur technik Gebäudevermessung „…exakt, präzise, genau…“ Bild: Messpunktplus Gerade für die Gebäudehülle ist eine präzise Vermessung des Rohbaus eine Vereinfachung für Planung, Ausführung und Montage. Das zeigt das Beispiel ESO Supernova. Vermessungsspezialist Jürgen Weber erläutert im Interview, welche weiteren Vorteile sich aus den verschiedenen Verfahren ergeben. Herr Weber, welchen Stellenwert hat Vermessung im heutigen Baugeschehen? Vermessung schafft Bestandskenntnis. Ein vermessungstechnisch erfasstes, zusammenhängendes, dreidimensionales Bauaufmaß liefert geometrisch und inhaltlich exakte Grundlagen für die Planung. Das Bauaufmaß führt zum Bestandsplan oder auch zum 3D-Bestandsmodell. Diese Grundlagen müssen vor allem eines: Sie müssen stimmen! Sie müssen das reale Bauwerk maßlich und geometrisch exakt wiedergeben. Mit dem Einsatz moderner Messtechnik ist dies heute problemlos möglich. Schiefwinkligkeiten, Krümmungen und Wölbungen können sicher erfasst werden. Abweichungen von idealen Formen werden nachgewiesen. Die Nutzung der Vermessungstechnik bei der Bauaufnahme macht das Aufmaß zu dem was es immer schon sein wollte: exakt, präzise, genau. Verformungsgetreues Aufmaß bedeutet insofern immer den Einsatz moderner Vermessungstechnik. Es liegt nahe, dass in der Praxis nicht allein eine bestimmte Messtechnik zum Einsatz kommt. Wir setzen unsere Instrumente und Verfahren so ein, wie es der Lösung unserer Aufgabe angemessen ist und nutzen hierbei die Kombination der Vorteile. Die Photogrammetrie und das Laserscanning beispielsweise, um die Form eines Gebäudes zu dokumentieren, Tachymeter und gegebenenfalls Disto direkt an der Bauwerksoberfläche, um eventuell weitere Details zu erfassen. Unter Umständen müssen viele einzelne Messergebnisse zusammengefügt werden, damit ein einheitliches Gesamt-Messergebnis entsteht. Punktwolke des Rohbaus mit 3D-Sollmodell der Unterkon12 12fassadentechnik fassadentechnik 6/2016 6/2016 struktion zur Definition der Montagevorgaben. Ihr Unternehmen vermisst Gebäude dreidimensional mittels Laser­scanning. Dadurch werden die weiteren Planungs-, Ausführungs- und Montageschritte v­ ereinfacht. Können Sie dieses Verfahren kurz erläutern? Ein 3D-Scanner ist ein Messinstrument, das in der Lage ist automatisch und in einem regelmäßigen Muster mit hoher Geschwindigkeit in Echtzeit 3D-Koordinaten auf Oberflächen zu bestimmen. Der Laserscanner misst dabei in vorgegebenen Horizontal- und Vertikalwinkelwerten eine große Anzahl von dreidimensionalen Punkten in kürzester Zeit. Parallel hierzu können referenzierte Fotos des definierten Scan­ bereiches erfasst und zu einem Panoramafoto zusammengefügt werden. Je nach Projektanforderung erfolgt die Objekterfassung von einem oder mehreren Standpunkten aus mit unterschiedlichen Blickwinkeln auf das zu erfassende Objekt. Als Ergebnis jedes einzelnen Standpunktes erhält man eine so genannte Punktwolke in einem lokalen Koordinatensystem. Im weiteren Verlauf der Auswertung müssen die einzelnen lokalen Punktwolkensysteme miteinander verbunden und eventuell auf ein übergeordnetes Baukoordinatensystem transformiert werden. Liegen die Scanpunkte hinreichend dicht beisammen, gleichen sie einem pixeligen Digitalfoto, jedoch mit dem ­Unterschied, dass dieses Foto dreidimensional ist. Der Scanner schafft eine räumliche Punktszene unserer gebauten Welt. Jeder Punkt liegt mit seinen Koordinaten fest. Wird dieses Punktgebilde in horizontale oder vertikale Streifen zerschnitten, entstehen Schnittkonturen. Können Sie erläutern, wie präzise die Ergebnisse des Scannings sind? Mein Büro Messpunkt plus verfügt über verschiedene, voneinander unabhängige Systeme, die beim terrestrischen Laserscanning zum Einsatz kommen. Mit unserem Hochgeschwindigkeits-3D-Laserscanner und einer extragroßen Reichweite sind wir in der Lage in Sekundenschnelle Objekte in bis zu 330 Metern Entfernung bei vollem Sonnenlicht zu scannen. Mit diesem präzisen Messinstrument werden photo­ realistische dreidimensionale Abbildungen der Realität erzeugt, die aus vielen Millionen 3D-Messpunkten bestehen. Die Vorteile des Scanners liegen in seiner hohen Geschwindigkeit mit bis zu 1 Million Messpunkten in der Sekunde, verbunden mit einer hohen Auflösung (bis zu 1,5 mm auf 10m Entfernung) und Genauigkeit. Durch die integrierte hochauflösende HDR-Kamera sind fotorealistische Farbscans jederzeit möglich. Der systematische Distanzfehler liegt bei +/- 2mm. Das Rauschen beziehungsweise die Standardabweichung liegt bei zirka 0,3 mm auf 25 m Entfernung. Darüber hinaus garantieren die HDR Bildgebung und HD Bildauflösung detailgetreue Scanresultate in höchster Datenqualität. Die zeitgleich erfassten Bilder werden direkt mit den Messungen verlinkt und zugeordnet, hierdurch werden die Effizienz, Qualität und Dokumentation der Vermessungs­ arbeiten deutlich verbessert. Punktwolken können wahlweise entsprechend der Intensität des zurückkommenden Laserstrahls, entsprechend den wirklichen Farben (RGB) anhand der Digitalbilder oder mit einer eigenen Farbe für jede Einstellung eingefärbt werden. Welche Informationen werden durch Ihr Laserscanning für Fassadenplaner zur Verfügung gestellt? Wie zuvor schon erwähnt ist das Ergebnis eines Scans zunächst eine Punktwolke. Deren Auswertungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt. Beispielhaft seien hier genannt: die Ableitung beziehungsweise das direkte Messen von 2D- oder 3D-Entfernungen; beliebige Auswertungen von Horizontal- und Vertikalschnitten oder –linien; Definition von ausgeglichenen 3D-Ebenen im Raum; die CAD-Aufbereitung von exakten 3D-Bestandsmodellen; Ebenheitskontrollen von zum Beispiel Fußböden, Decken, Wänden etc. die Vermaschung von Oberflächen („Mesh“) die Modellierung von geometrischen Körpern fassadentechnik 6/2016 13 architektur technik Vergleiche, Analysen Visualisierungen, Präsentationen, etc. Wie profitieren Fassadenbauer und Monteure? Bild: Messpunktplus Durch unsere Möglichkeiten die verschiedensten Mess­ methoden miteinander zu kombinieren sind wir in der Lage schon beim Bestandsaufmaß die Grundlagen für die spätere Montage zu schaffen. So können wir zum Beispiel mittels Laserscanning den Bestand erfassen und die ­„As-Built Situation“ dokumentieren und nahezu parallel mit der Funktionalität des Präzisionstachymeters passgenaue ­Referenzpunkte bestimmen anhand derer wir anschließend die Montagvorgaben in Lage, Höhe und Tiefe ableiten. Für den Fassadenbauer oder Monteur bringt dies ein Höchstmaß an Sicherheit bei der örtlichen Umsetzung des Bauvorhabens. Für ihn entfällt das aufwändige Einmessen der Fassade mittels Schnur oder Baulaser. Durch die von uns geschaffenen Vorgaben kann er sich auf seine eigent­ liche Aufgabe konzentrieren und wird in die Lage versetzt, die erforderlichen weiteren manuellen Einmessungen mit einfachen Hilfsmitteln wie Wasserwaage, Winkel und Zollstock vorzunehmen. Viele durch Messpunkt plus in den letzten Jahren erfolgreich begleitete und international anerkannte Bauvorhaben bestätigen dieses Konzept. Sie haben auch am Besucherzentrum ESO Supernova mitgewirkt. Können Sie Ihre Aufgabenstellung bei diesem Objekt kurz erläutern? Bei der ESO Supernova haben wir vermessungstechnisch den gesamten Fassadenbau begleitet und aus den Ergebnissen alle Montagevorgaben abgeleitet. Schon im Sommer 2015 haben wir zum passgenauen Zusammenbau die komplette Geometrie des aus 263 unter­ schiedlichen Dreiecken bestehenden Sternendaches auf den Hallenboden des ausführenden Unternehmens Frener & Reifer in Brixen projiziert. Auf der Baustelle wurden alle erforderlichen Referenzpunkte zum Einbau der ­vollständigen Fassadenglasgeometrie – hier gleicht kein Bauteil dem anderen – millimetergenau am Baukörper abgesteckt und mit den entsprechenden Abständen vermasst. Zur Ermittlung der Rohbautoleranzen wurde durch uns der gesamte Rohbaukörper parallel zum Baufortschritt in mehreren Zeitabständen mit einem Punktraster < 10 mm eingescannt. Die Definitionen der dreidimensionalen Montagevorgaben zum passgerechten Einbau der komplett nach dem 3D-Modell vorgefertigten Freiformflächen der Aluminium-Blechfassade leiten wir über zirka 3.000 am Rohbau geklebte und präzise eingemessene Montagemarken ab. Multistation beim ­Scannen des Rohbaus. 14 fassadentechnik 6/2016 Welche weiteren Einsatzmöglichkeiten im Bereich Hochbau bietet Ihre Meßmethode? Vor allem im Hochbau wird die Laserscantechnologie in Zukunft immer mehr Anwendung finden, denn die Vorteile gegenüber herkömmlichen Vermessungsverfahren sind geradezu revolutionär. Neben der Erfassung einer immensen Datenmenge innerhalb kürzester Zeit sind vor allem die Genauigkeit und der Dokumentationswert der erzeugten Daten hervorzuheben. Aus den beim Laserscanning entstandenen Punktwolken ist die Erzeugung von exakten und realistischen 3D-Modellen samt Visualisierungen möglich. Darüber hinaus hat das Verfahren einen dokumentarischen Wert. Es konserviert die reale Situation zur Zeit der Erfassung. Unter Umständen kann dies bei nachträglichen Fragen oder Analysen von Bedeutung sein. Der Interviewpartner reits 1990 erste Projekte in der Architekturvermessung durchgeführt. Seit 2005 spezialisierte er sich auf das Gebiet der „Digitalen Architekturvermessung“. 2012 Bild: Messpunktplus Jürgen Weber (Jahrgang 1956) hat be- erfolgte die Gründung des inhabergeführten Ingenieurbüros messpunktplus. Jürgen Weber ist darüber hinaus als Referent zum Thema der Architektur und Fassadenvermessung auf internationalen Anwenderkonferenzen, Fachtagungen und Hochschul-Kolloquien aktiv. www.messpunktplus.de fassadentechnik 6/2016 15 Bild: IBP Bild: Wienerberger/Oliver Heissner Bild: priedemann fassadenberatung GmbH vorschau / impressum Verblenderfassade Trends Tageslichtplanung Wohnen und arbeiten rings um den schönsten Kirchturm und Kirchhof Hamburgs, Tür an Tür mit Hamburger Hafen, historischer Speicherstadt und moderner Hafen-City? Diese Symbiose aus Tradition und Moderne wird durch eine stylische Vorsatzschale aus Verblendmauerwerk erst möglich gemacht. Die Ansprüche an die Gebäudehülle steigen ständig und werden insbesondere von Großprojekten kontinuierlich vorangetrieben. Wolfgang Priedemann, auf vielen Kontinenten aktiver Fassadenberater, schildert im Interview, was aus seiner Erfahrung derzeit Stand der Dinge ist und wohin die Branche sich entwickelt. Die tageslichttechnischen Auswirkungen von Fassaden und Dachoberlichtern auf das Gebäude lagen lange im Dunkel der Planungsunsicherheit. Dies führt zu planerischen Fehlentscheidungen. Potentiale der Fassadentechnik werden nicht im möglichen Umfang genutzt. Der Forschungsbericht in der kommenden Ausgabe schafft Klarheit. Die nächste Ausgabe von fassadentechnik erscheint im März 2017 fassadentechnik Planung und Ausführung der Gebäudehülle Mit den Mitteilungen des Verbandes für Fassadentechnik e.V. – Ganzheitliche Technik der Gebäudehülle (VFT), Frankfurt, Main. Die Mitglieder des VFT erhalten die Fassadentechnik im Rahmen ihrer Verbandsmitgliedschaft Herausgeber Kirsten Jung, Martin Jung Chefredaktion Martin Jung (v.i.s.d.P.) Verlagsleitung Kirsten Jung, Telefon: +49(0)40 46 06 33 94 E-Mail: [email protected] Anzeigenverkauf und Mediaberatung Martina-Stefanie Weiss, Telefon: +49(0)40 54 80 36 23, E-Mail: [email protected] Redaktion Dipl.-Ing. Franz Lubinski (LU) Sabine Natebus Toni Reichel Telefon: +49(0)40 54 80 36 21 E-Mail: [email protected] Redaktionsbeirat Hans-Dieter Hegner, Stefan Hofmann, Hugo Philipp, Steffen Szeidl, Alexander Zylla 50 fassadentechnik 6/2016 Leser Service Verena Pescht, Telefon: +49(0)40 54 80 36 22 E-Mail: [email protected] Sonderausgaben sind im Abonnementpreis enthalten. Jahresabopreis: Inland € 87,– einschließlich Versandkosten und Mehrwertsteuer, europäisches Ausland € 95,– einschließlich Versandkosten ohne Mehrwertsteuer, nichteuropäisches Ausland € 99,– einschließlich Versandkosten ohne Mehrwertsteuer Mitgliedschaften Der Cubus Medien Verlag ist Mitglied der Informationsgemeinschaft zur Feststellung der Verbreitung von Werbeträgern e.V. (IVW) ISSN 0948-1214 Layout Daniela Schneider und Rolf Kuhl Druck Bösmann Medien und Druck GmbH & Co. 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