Roboter im Baugewerbe der Zukunft
Das Roboterzeitalter ist da und wird das Gesicht des Baugewerbes verändern. Die Anforderungen an das Baugewerbe steigen. Roboter arbeiten Hand in Hand mit ihren menschlichen Kollegen und steigern nicht nur die Produktivität, sondern sorgen auch für mehr Sicherheit und Nachhaltigkeit. Wir untersuchen den Einsatz von Roboter auf den Baustellen von morgen.
Die Stadtbevölkerung wird weiter wachsen, neue Infrastrukturen und Gebäude müssen schneller denn je errichtet werden. Das Baugewerbe hat die Automatisierung als Schlüssel zur Deckung des Bedarfs entdeckt und übernimmt zunehmend moderne Technologien, die bereits ganze Industriezweige wie die Fertigung und Logistik revolutioniert haben. Angesichts der steigenden Anzahl Bauvorhaben kann die Branche von der Integration von Robotern oder der Umsetzung einer Kombination aus robotisierten und von Menschen ausgeführten Arbeitseinheiten profitieren und so die Produktivität, Nachhaltigkeit und Sicherheit von Bauprojekten steigern.
Kollege Roboter
Für eine Aufgabe konstruierte Bauroboter (Single-task Construction Robots; STCRs) führen repetitive Aufgaben wie Maurer- und Schweißarbeiten aus oder betonieren. Fahrerlose LKW werden zum Materialtransport eingesetzt. Diese Art Roboter wird häufig über eine digitale Logistiktechnologie gesteuert und ist mit Sensoren ausgestattet, die sie Menschen und Hindernisse erkennen lassen.
Sie können auch fernbedient oder programmiert werden. So werden beispielsweise Drohnen zunehmend zur Ausführung großflächiger Malerarbeiten im Außenbereich automatisiert.
Hand in Hand mit Robotern
Bauroboter arbeiten häufig in einer hybriden Umgebung wie in modernen Fertigungshallen, in denen Menschen und Maschinen zusammenarbeiten. Robotisierte Maschinen steigern die Gesamtproduktivität auf der Baustelle, ohne Arbeiter zu ersetzen. Durch die Einführung von Robotern auf der Baustelle können Bauarbeiter Überanstrengung und Verletzungen durch Überbeanspruchung vermeiden. Dieser Effekt führt wiederum zur Senkung der Personalfluktuation.
Die Branche untersucht zurzeit die Möglichkeit, mit einem Exoskelett Menschen und Roboter zu verschmelzen. Diese harten oder weichen, tragbaren Robotikelemente verstärken die Kraft des Trägers und erweitern seine Möglichkeiten. Zukünftig können diese Elemente sogar Daten erfassen, analysieren und mithilfe von Machine Learning in Echtzeit erkennen, wie der Träger besser unterstützt werden kann.
„Wir prognostizieren hochgradig vernetzte Gebäude und Städte, die ihre Nutzer verstehen und voranbringen, die aus Ferne überwacht, betrieben und in denen Fehler behoben werden können, ohne tatsächlich vor Ort sein zu müssen. Das Nutzererlebnis gehört zu den wichtigsten Elementen für den Erfolg der Baugestaltung. Covid-19 hat gezeigt, dass Gesundheit und Wohlbefinden kein Luxus, sondern zukünftig Standard sein werden.“
Roboter: ein zusätzliches Paar Augen und Ohren
Urbane Baustellen verlangen konstante Überwachung und Management. Intelligente Flugroboter oder Bodenscanner können einen große Unterschied machen, wenn es gilt, hybride Standorte zu orchestrieren, an denen Schwermaschinen und Menschen zusammenarbeiten.
LiDAR-Ausrüstungen (Light Detection and Ranging) können beispielsweise zum Scannen und zur Erfassung von Informationen auf einer Baustelle eingesetzt werden. Geschieht dies noch in Kombination mit KI, kann das Gerät Probleme erkennen und die nächsten Schritte vorschlagen. Es kann die Erstellung von 3D-Modellen einer Baustelle in Echtzeit und den Baustellenleiter bei der Neuberechnung der Arbeitsgeschwindigkeit, Produktivität und der Kosten unterstützen. 3D-Modelle sind für das Management und die Überwachung der verschiedenen, automatisieren Maschinen auf der Baustelle ebenfalls unerlässlich.
Ein zusätzlicher und essentieller Aspekt der Überwachung ist die Inspektion gefährlicher Umgebungen. Drohnen werden vermehrt zur Durchführung von Brand- und Sicherheitskontrollen eingesetzt.
Von Robotern hergestellte Gebäudeelemente
Roboter werden in Zukunft Gebäudeelemente oder sogar komplette Gebäudeabschnitte herstellen. 3D-Druck oder additive Fertigung wird schon heute auf und außerhalb der Baustelle zur Herstellung von Elementen, aber auch für Reparaturen oder zur Reproduktion historischer Elemente bei Restaurierungen historischer Gebäude eingesetzt.
Zudem werden Konzepte für eine weitreichende Vorfertigung untersucht. Module wie Bäder oder Küchen werden zukünftig zunehmend von Robotern in einem Werk hergestellt und anschließend auf der Baustelle montiert.
Beide Konzepte, der 3D-Druck und die Vorfertigung, haben den zusätzlichen Vorteil, dass nur das Material verbraucht wird, das tatsächlich für ein Element oder ein Modul benötigt wird. Damit werden Abfälle reduziert und ein nachhaltigeres Gebäude Realität.
Roboter eröffnen neue Wege
Der Einsatz von Robotern kann die Gebäudeinstandhaltung erheblich verbessern. Ein Pilotprojekt von TK Elevator untersucht die Nutzung von fahrerlosen Fahrzeugen für Materiallieferungen an Reparaturstellen. Ein Cloud-basiertes System kann potenziell ein vollständiges Logistiknetzwerk bilden, das Technikern Zeit spart und ihnen die effizientere Verteilung von Ersatzteilen ermöglicht.
Roboter können darauf trainiert werden, „uns auf Schritt und Tritt zu folgen“ Die von Piaggio Fast Forward (PFF) entwickelte intelligente „Follow-me“-Technologie, mit der die Möglichkeiten eines Roboters zum Erkennen der Richtung und Geschwindigkeit verbessert werden, ermöglicht seinen menschlichen Kollegen, den Roboter über Pairing zu steuern.1 Frachtroboter wie “Gita”2 können bis zu 20 Kilogramm Fracht transportieren; sie könnten Technikern folgen, Ersatzteile und Werkzeuge tragen und damit Fahrzeuge überflüssig machen.
Wenn die PFFtag-Technologie mit im GNSS (Global Navigation Satellite System) angemeldeten Sensoren gepaart wird, kann sie in alle Arten von Maschinen auf der Baustelle integriert werden. Mit dem Roboter „Spot“ wurden bereits Tests durchgeführt.4 Wenn die Technologie vollständig erprobt ist, kann sie im Baukonstruktion, der Gebäudeinstandhaltung, den Logistikbranchen eingesetzt werden und kollaborative, intuitive Roboter ermöglichen, die Bauarbeitern auf Schritt und Tritt folgen und bei einer Vielzahl Arbeiten unterstützen.
https://youtu.be/jZVTdLg2w48
Offene Türen für Roboter
Krankenhäuser, Lager und Lieferzentren sowie Hotels führen verstärkt Roboter ein, mit denen sie den Service und die Kundenbetreuung verbessern. Damit Roboter jedoch autonom arbeiten können, müssen sie sich auf einer Baustelle oder in einem Gebäude unabhängig bewegen können – auch in Aufzügen oder Industrieaufzügen.
TK Elevator hat eine Robotics-Interface-Plattform entwickelt, 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 das Stockwerk auszuwählen.
„Die Alterung der Bevölkerung und die Entwicklung von Navigationstechnologien für den Innen- und Außenbereich ermöglichen Menschen und (autonomen) Robotern den Zugang zu allen Bereichen. Wir sind davon überzeugt, dass wir zukünftig in flexibleren Arbeits-, Lebens- und Unterhaltungszonen leben werden, die Innovationen in der Mobilität wie absolut ebene Fahrsteige, multidirektionale, aus mehreren Kabinen bestehende Transportsysteme und roboterfähige Aufzüge benötigen.“
Die Zukunft setzt auf Roboter
Das Baugewerbe hat sich bis jetzt kaum verändert. Wenn die Branche die schnellen Veränderungen erkennt, die mit innovativen Technologien wie Robotern einhergehen, wird es bald kein Halten mehr geben. Gebäude und Baustellen werden von der neuen Geschwindigkeit und Effizienz, die in einer neuen Innovationswelle in Design und Nachhaltigkeit münden wird, profitieren.
Sources
1. Constructiontechnology
2. Mygita
3. Forconstructionpros
4. Forconstructionpros
Image Credits
LiDar Technology, image by Daniel L. Lu, taken from Wikimedia Commons
PFFtag™, Piaggio Fast Forward and Trimble announce proof-of-concept, video by Piaggio Fast Forward, taken from YouTube
How gita carries, video by Piaggio Fast Forward, taken from YouTube