Roboter-Fahrzeug in einem Rohr, davor ein roter Laserstreifen auf dem Boden

Roboter unterstützen auf Baustellen die Maler- oder Sanitärarbeiten. (Bild: Grispb - stock.adobe.com)

Die Bauindustrie ist der Schlüssel, um den rasant steigenden Wohnraummangel zu beseitigen. Ihre Technologien, die sie dabei einsetzt, bestimmen das Tempo des allgemeinen Baufortschritts. Den Baugrund dazu muss die Politik bestellen. Ohne den wirtschaftspolitischen Rahmen bleibt das Baugewerbe vollgetankt in der Boxengasse stehen ‒ denn der Bedarf an innovativer Baukompetenz ist riesig.

Nicht nur im privatwirtschaftlichen Sektor. So erzielte das Bauhauptgewerbe 2020 einen Umsatz von 143 Milliarden Euro: nominal 5,9 Prozent mehr als 2019, real um 4,5 Prozent. Nominal war dies der höchste Wert, der je in Deutschland erfasst wurde. Obwohl die Nachfrage aufgrund der coronabedingten Unsicherheit leicht zurückging und die Mehrwertsteuer im zweiten Halbjahr gesenkt wurde, hat 2020 zu einem moderaten Anstieg der Baupreise geführt.

Die Bauindustrie wandelt mit der Digitalisierung von Arbeitsprozessen und Maschinensteuerungen bereits auf Innovationspfaden. Für Bauunternehmer und -arbeiter spielt die Robotik hierbei eine immer wichtigere Rolle.

Warum Bauroboter als Schlüsseltechnologie dienen

Bauprojekte sprießen jährlich aus dem Boden. Das Baugewerbe muss den Turbo zünden, um Angebot und Nachfrage wieder ins Gleichgewicht zu bringen. Ohne eine zuverlässige und innovative Technik wäre dieses Unterfangen aussichtslos. Als Schlüsseltechnologie haben die Bauunternehmen die Automatisierung ausgemacht. Was in vielen Industriebetrieben längst als Standard der Industrie-4.0-Umgebung gilt, ist im klassischen Bauhauptgewerbe noch nicht flächendeckend integriert. Wer als Bauunternehmer seine Bauvorhaben produktiver, nachhaltiger und sicherer machen will, integriert Roboter und Cobots.

Das kann Kollege Roboter auf der Baustelle

Es gibt bereits Roboter-gesteuerte Baumaschinen, die mit Sensoren und elektromechanischen Antriebssystemen einen energieeffizienteren Betrieb der Maschinenlandschaft ermöglichen. Dazu zählen zum Beispiel die Ablösung hydraulischer Komponenten, kleinere Bauräume und eine intelligente Antriebstechnik für die Aktuatoren.

Im Bereich der Robotik sind die Bauroboter auf dem Vormarsch. Der Kollege Roboter ist dabei ein geselliger Mitarbeiter auf der Baustelle zu werden. Bauroboter, als Single-task Construction Robots, kurz STCRs bezeichnet, übernehmen mittlerweile wiederholende Aufgaben wie Maurer- und Schweißarbeiten.

Auch ohne dreijährige Lehrzeit sind relativ gleich ablaufende Tätigkeiten für Bauroboter mittlerweile kinderleicht. Mit fahrerlosen LKW transportiert die Bauwirtschaft das Material für die Baustelle. Solch autonom agierenden Fahrzeuge (AGV, englisch für: Automated Guided Vehicles) werden häufig über eine digitale Logistik-Applikation gesteuert. Auch hier verhindern modernste Sensoren potenzielle Kollisionen mit Menschen oder Objekten. Sie lassen sich auch per remote steuern und programmieren.

Drohnen führen großflächige Malerarbeiten im Außenbereich automatisiert durch. Dies spart den Gerüstbau und erhöht die Sicherheit auf der Baustelle.

Video: Autonomer Malerroboter auf einer Züblin-Baustelle

Wie Exoskelette Bauarbeiter entlasten

Bauroboter werden vornehmlich in einer hybriden Umgebung eingesetzt. Dazu zählen zum Beispiel moderne Fertigungshallen, in denen Menschen und Maschinen kollaborativ arbeiten. Robotisierte Maschinen erhöhen die Produktivität auf der Baustelle, ohne dabei die Mitarbeiter überflüssig zu machen. Im Gegenteil: der Robotereinsatz schützt die Bauarbeiter vor einer physischen Überbelastung oder Verletzungen durch unkonzentrierte Arbeitsphasen. Ein Effekt, der auf eine geringere Fluktuation in der Belegschaft wirkt.

Durch Exoskelette in der Baubranche sollen die Vorteile menschlicher Arbeitskraft und Roboter-gesteuerter Automation künftig verknüpft werden. Bei Exoskeletten verstärken Robotik-Komponenten die Kraft des Skelett-Trägers. Sie erweitern seine Möglichkeiten in der Materialbearbeitung oder dessen Einsatz. Softwareingenieure und Maschinenbauer arbeiten daran, dass diese Exoskelette künftig auch Daten im Arbeitseinsatz erfassen und analysieren. Über Machine Learning erkennen sie in Echtzeit, wie der Mitarbeiter und Träger des Ganzkörperskeletts besser unterstützt werden kann.

Warum eine Lidar-Ausstattung für hybride Baustellen unerlässlich ist

Baustellen in urbanen Lokalitäten verlangen oft eine konstante Überwachung und Management. Intelligente Flugroboter oder Bodenscanner sind hierbei effiziente und effektive Überwachungsmethoden. Sie sind dann sinnvoll, wenn es gilt, hybride Baustellen erfolgreich aufeinander abgestimmt werden müssen. Dies ist beim parallelen Einsatz von schweren Baumaschinen und Menschen der Fall.

Lidar-Ausrüstungen (Light Detection and Ranging) scannen und erfassen Daten von der Baustelle. Mit Künstlicher Intelligenz (KI) gepaart, ist dadurch eine vorausschauende Wartung der Baumaschinen möglich. 3D-Modelle visualisieren die Probleme innerhalb der automatisierten Prozessumgebung. In Realtime erscheinen dem Bauleiter einzelne oder ganzheitliche Ansichten seiner Baustelle. In Sekundenbruchteilen errechnen die Roboter-gesteuerten Kreisläufe die Arbeitsgeschwindigkeit, Produktivität und Kosten neu. 3D-Modelle sind ein wichtiger Indikator für die Zustandsüberwachung (Condition Monitoring) der diversen, automatisieren Maschinen auf der Baustelle. In Bezug auf Brand- und Sicherheitskontrollen inspizieren Drohnen gefährliche Umgebungen.

Wie Roboter ganze Gebäudefassaden gestalten

Feldversuche haben gezeigt, dass Roboter künftig Gebäudeelemente oder sogar komplette Gebäudeabschnitte erstellen. Der 3D-Druck oder additive Fertigungen sind bereits bewährte Methoden, um Bauelemente herzustellen, Reparaturen durchzuführen oder fehlende Teile historischer Gegenstände zu reproduzieren. Auch Küchen oder sanitäre Einrichtungen sollen verstärkt von Robotern vormontiert werden, um sie dann auf der Baustelle nur noch zusammensetzen zu müssen. Beides spart Ressourcen und ist ein Zugewinn an Nachhaltigkeit.

Wie sich Roboter in der Aufzugstechnik nützlich machen

Gebäudedienste setzen bei der Gebäudeinstandhaltung auch auf die Vorzüge der Robotik. So untersucht ein Pilotprojekt von Thyssen Krupp, wie fahrerlose Fahrzeuge Material an Werkstätten liefern. Dabei wurde ein Cloud-basiertes System geschaffen, das ein eigenes Logistiknetzwerk abbildet. Servicetechniker freuen sich über eine Zeitersparnis und die effiziente Verteilung für die Ersatzteile.

Nicht nur in öffentlichen Gebäuden erfährt die Aufzugstechnik den positiven Einfluss der Robotik. Die Qualitätsmanager von Krankenhäusern, Lagern und Lieferzentren führen Roboter ein, um ihren Service zu verbessern. Es ist daher wichtig, dass sich die Roboter in den Gebäuden autonom bewegen können und dies auch vertikal mit Aufzügen selbstständig tun.

Thyssen Krupp Elevator hat eine solche Robotics-Interface-Plattform geschaffen, mit der Roboter Aufzüge benutzen und sich frei durch ein Gebäude, auch zwischen den Stockwerken, bewegen können. Roboter nutzen diese Schnittstelle, um über WiFi oder 4G LTE mit Aufzügen zu kommunizieren und die Ziel-Etage auszuwählen.

Das Baugewerbe hat die Vorzüge der Robotik ebenfalls erkannt und in einigen Bereichen bereits integriert. Die Veränderungen, die der Markt vom Baugewerbe fordert, findet seine digitale Entsprechung in Roboter-gesteuerten Automatisierungsbereichen. Bauunternehmer, ihre Geschäftspartner und Klientel wird von der Robotik profitieren ‒ ein Plus für die Sicherheit, die Zusammenarbeit und Produktivität auf den Baustellen.

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