Bauroboter

Automatisierung auf der Baustelle

Automatisierung und Fachkräftemangel

Die Digitalisierung hat eine neue Automatisierungswelle ausgelöst, die nahezu alle Branchen erfasst – auch die Bauwirtschaft. Langfristig wird die Baustelle automatisiert. In den letzten Jahren sind zahlreiche Studien erschienen, wie viele Arbeitsplätze davon betroffen sein werden. Doch gerade die Bauwirtschaft zeigt: Es geht nicht darum, Arbeitsplätze wegzurationalisieren, sondern ein zunehmendes Defizit an Fachkräften aufzufangen. Immer mehr Unternehmen fällt es schwer, neue und ausreichend qualifizierte Mitarbeiter zu finden. Offene Stellen können teilweise nicht mehr besetzt werden. Die zunehmende Alterung wird diese Entwicklung noch verstärken. Gerade hier, im Konflikt 'boomende Branche – nicht genügend Fachkräfte' eröffnet die Automatisierung eine große ChanceEine Entwicklungschance ist eine hoch bewertete Zukunftschance, die noch nicht Teil der Zukunftsstrategie werden kann, da ihr Wert und ihre Machbarkeit noch unklar sind Beispiel: Wir könnten ein automatisches Wettbewerbsbeobachtungssystem einführen, wissen aber noch nicht, ob solche Systeme wir... More.

Autonome Baumaschinen auf der intelligenten Baustelle

Noch weitgehend unerschlossen sind die Automatisierungspotenziale der digitalen Baustelle. Mit der Verfügbarkeit des neuen Mobilfunkstandards 5G wird sich dies in den nächsten zehn Jahren ändern. Sämtliche Einheiten der Baustelle werden vernetzt sein und miteinander kommunizieren. Baumaschinen können immer komplexere Aufgaben autonom ausführen. Fernsteuerung und -überwachung (Condition Monitoring, Predictive Analytics etc.) sorgen für eine hohe Sicherheit und geringe Wartungsintensität. Das Unternehmen Built Robotics zum Beispiel entwickelt Upgrade-Kits, die in bestehende schwere Geräte wie Bagger, Planierraupen, Kompaktlader etc. integriert werden können und diesen autonome Funktionen ermöglichen. Die Bausätze können gekauft oder gemietet werden. Im Vodafone 5G Lab wird zurzeit die Fernsteuerung von Kränen getestet: Baumaschinen lassen sich in ZukunftDie Zukunft ist ein vielschichtiges Konzept und weitaus komplexer als gemeinhin angenommen: "die Zukunft" als vor uns liegende Zeit existiert nicht. So bietet es sich an, von der Zukunft im Plural zu sprechen. Der Begriff "Zukünfte" impliziert eine gewisse Offenheit und einen Mangel an Vorherhsehba... More im Prinzip zentral von jedem Ort der Welt aus fernsteuern – oder, wenn sie autonom agieren, überwachen. Heutige BIM-Lösungen (Building Information Modeling) werden durch Virtualisierungstechniken, das Internet der Dinge und Big Data um einen digitalen Zwilling der Baustelle erweitert werden. Bauprojekte können so nicht nur immer weiter automatisiert, sondern durch Analyse und Durchspielen von Simulationen auch optimiert werden. Dies führt außerdem zu niedrigeren Emissionen und einem geringeren ökologischen Fußabdruck.

Bauroboter und Drohnen

Automatisierungstechnologien führen zu Prozessoptimierungen und zu einer Qualitätssteigerung im Bau. Bauroboter der nächsten Generation dürften vor allem die Flexibilisierung weiter vorantreiben. Die am MIT entwickelten FIBERBOTS sind Roboter, die hochfeste Rohrstrukturen aus Glasfaserfilamenten erzeugen. Der Roboter-Maurer SAM (Semi-Automated-Mason) des US-Unternehmens Berich Masonry verlegt am Tag ein Vielfaches an Mauersteinen wie ein Handwerker. Das Fraunhofer IGCV testet im Rahmen des Forschungsprojekts "Handwerk Digital" einen Roboter, der in Zukunft das Bohren in Decken und Wänden übernehmen soll. Forscher am japanischen National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST) haben mit 'HRP-5P' einen humanoiden Roboter entwickelt, der selbständig Trockenbauwände montieren kann. Das Unternehmen Doxel lässt autonome Roboter patrouillieren, um mit Hilfe von Lidar-Sensorik und Künstlicher Intelligenz Fortschritte auf der Baustelle mit Bauplänen abzugleichen. Auch Drohnen werden in Zukunft verstärkt auf Baustellen zum Einsatz kommen. Neben der Inspektion und Vermessung können sie auch zum Transport von Materialien und Werkzeugen oder, ausgestattet mit einem Spritzgerät, für Malerarbeiten oder die Beschichtung von Oberflächen eingesetzt werden. Mittel- bis langfristig dürften Schwärme von Drohnen auch für Konstruktionsarbeiten eingesetzt werden, etwa zur Montage von Leichtbaustrukturen.

Automatisierte Vorfertigung

Weitere Automatisierungspotenziale können auch in der Präfabrikation erschlossen werden. Die automatisierte Produktion von immer größeren, aber auch komplexeren Bauelementen mit computergesteuerten Maschinen wird mit der weiteren Implementierung von Industrie 4.0-Anwendungen zum Standard. Die Vorteile der Vorfertigung und Modulbauweise liegen in der Kombination standardisierter Bauteile, wodurch Montagezeiten auf der Baustelle immer weiter verkürzt werden können. Gleichzeitig ist die Standardisierung eine Voraussetzung, Prozesse auf der Baustelle selbst weiter automatisieren zu können. Im Idealfall kommunizieren die vorgefertigten Bauelemente mit den Robotern und autonomen Maschinen auf der Baustelle, d. h. sie leiten diese an, wie sie montiert werden müssen – im Prinzip eine Verlängerung der vernetzten Produktionsstraße der Smart Factory.

3D-Druck

Additive Fertigungsverfahren (3D-Druck) werden bereits in vielen Industriebereichen eingesetzt, auch in der Präfabrikation. Die nächste Revolution findet aber auf der Baustelle selbst statt. Denn in Zukunft werden immer mehr Häuser nicht mehr gebaut, sondern 'gedruckt'. Dafür braucht man nur einen 3D-Drucker, der groß genug ist, um ein Haus in Schichtbauweise entstehen zu lassen, automatisiert und in deutlich kürzerer Zeit. Das Bauunternehmen ICON hat 2018 das erste zulässige 3D-gedruckte Haus in Amerika präsentiert. Größe: 32 Quadratmeter, Bauzeit: 48 Stunden, Kosten: zwischen 8.000 und 9.000 Euro. Nun ist geplant in Südamerika eine komplette Siedlung zu 'drucken'. In Saudi Arabien sollen mit Unterstützung des 3D-Konstruktionsdruckers 'BOD2' des dänischen Hersteller COBOD bis 2030 sogar 1,5 Millionen Wohnhäuser entstehen.

Die Prototypen und Neuentwicklungen auf dem Gebiete der Automation sind zahlreich und vielfältig - die Baustelle wird zur 'Automation Area'.

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Quelle

  • FutureManagementGroup AG (2019)