Der Bausektor ist traditionell ein handwerklich geprägtes Gewerbe. Das liegt vor allem an den Aufgaben und Prozessen. Auf Baustellen herrschen immer unterschiedliche Bedingungen, und jeder Arbeitsschritt unterscheidet sich vom vorherigen. Aus diesem Grund sind Baustellen bis heute von manueller Arbeit geprägt. Die Entwicklung im Bereich der Robotik schreitet jedoch voran, und moderne Technik ist inzwischen in der Lage, viele Arbeiten im Baugewerbe zu unterstützen.
Voraussetzungen für die Digitalisierung und den Einsatz von Robotern auf dem Bau
Der Einsatz von Robotik und Robotern auf dem Bau setzt voraus, dass diese mit digitalen Informationen versorgt werden. Diese Daten geben den Robotern präzise vor, was sie zu tun haben. Das beginnt bei vergleichsweise einfachen Aufgaben wie dem Transport von Ziegeln und anderem Material auf der Baustelle. Aber auch komplexe Prozesse und filigrane Arbeiten können Roboter inzwischen ausführen, wenn der notwendige Input vorhanden ist.
Dafür sind digitale Projektdaten und Baupläne notwendig. Sie müssen zudem dreidimensional vorliegen und mit den eingesetzten Systemen auf der Baustelle kompatibel sein. Hier kommt das Building Information Modeling (BIM) ins Spiel. Diese Software ist darauf ausgelegt, bereits in der Planungsphase ein virtuelles Modell des Gebäudes mit allen Details zu erstellen. Das Besondere sind die Schnittstellen, die es erlauben, die Daten auch während der Bauphase zu nutzen. So erhalten auch die Roboter die Daten. Dadurch stellt die Robotik dem Bausektor Möglichkeiten zur Automatisierung von Prozessen bereit. Eines Tages sind sogar vollautomatisierte Baustellen denkbar.
Roboter für den Bau: Diese Technik existiert bereits, und das bringt die Zukunft
Die Robotertechnik, die beim Bau zum Einsatz kommt, unterscheidet sich in vielen Punkten. Autonome Fahrzeuge sind kaum als Roboter zu erkennen. Dazu gehören zum Beispiel Dumper, die Schüttgut auf der Baustelle transportieren. Sie arbeiten jedoch vollautomatisch und ohne Bedienung durch Personal.
Eine weitere Klasse bilden die Cobots. Das sind Roboter, die speziell auf die Zusammenarbeit mit Menschen ausgelegt sind. Sie übernehmen eine Reihe von Aufgaben – von der praktischen dritten Hand, die bei allgemeinen Arbeiten hilft, bis zur Unterstützung beim Schweißen.
Exoskelette gehören ebenfalls zur Klasse der Robotik. Diese Systeme legt der Arbeiter am Körper an. Dort erfüllt das Exoskelett die Funktion eines Außenskeletts. Die Geräte unterstützen den Menschen bei körperlich schweren Arbeiten und entlasten Muskeln und das Skelett.
Zudem gibt es eine Reihe von Kleinrobotern und Drohnen mit spezifischen Aufgabenbereichen. Sie sind speziell für den eigenen Arbeitsbereich ausgestattet, zum Beispiel mit Bohrern oder Messgeräten. In der Zukunft sind humanoide Roboter denkbar. Sie führen dann exakt dieselben Aufgaben wie Menschen und somit ein breites Spektrum an Arbeiten aus.
Einsatzmöglichkeiten für die Robotik im Baubereich
Die Fortschritte im Bereich der Robotik ermöglichen immer neue Einsatzmöglichkeiten. Das gilt auch für die Robotertechnik auf dem Bau. Bereits heute sind autonome und semiautonome Roboter für eine Reihe von Arbeiten auf dem Markt verfügbar.
Das beginnt bei vergleichsweise einfachen Transportaufgaben. Auf Baustellen werden permanent schwere Objekte bewegt. Dies reicht von Baumaterialien wie Steinen oder Betonsäcken bis hin zu autonomen Baufahrzeugen, die Erdarbeiten ausführen. Ebenfalls gibt es bereits Fassaden-Roboter, die eigenständig Fenster in die Gebäude einsetzen. Weiterhin sind 3D-Drucker auf dem Bau angekommen. In Kombination mit smarter Robotertechnik arbeiten diese Maschinen streng nach Plan und errichten so komplette Gebäude. Das ist ohne Pause und in dem Fall, dass autonome Roboter den 3D-Drucker mit Material versorgen, sogar vollautomatisch möglich.
Eine weitere Einsatzmöglichkeit für autonome Roboter ist die Dokumentation des Baufortschritts. Kleine Maschinen sind mit Kameras und Sensoren ausgestattet und laufen oder fliegen die gesamte Baustelle ab. Dabei erfolgt ein Soll-Ist-Abgleich, also eine Abstimmung vom Baufortschritt mit dem Plan im BIM. So erkennen die Roboter direkt, wenn es zu Baufehlern kommt, und liefern einen exakten Überblick über den Fortschritt. Das hilft zudem bei der Kontrolle des Zeitplans.
IoT und KI in Kombination mit der Robotik auf dem Bau
Moderne Roboter sind nicht einfach nur leistungsstarke Helfer, die ein eindimensionales Programm abspulen. Diese Technik existiert bereits seit geraumer Zeit und wird unter anderem für monotone Arbeitsprozesse eingesetzt, die immer gleich verlaufen. Robotik auf dem Bau wird hingegen mit innovativen Technologien kombiniert. Erst dadurch ergeben sich die wirklichen Stärken dieser Maschinen.
Dabei handelt es sich vor allem um künstliche Intelligenz (KI) und das Internet der Dinge (IoT). Künstliche Intelligenz erlaubt es, die Roboter so zu programmieren, dass sie individuell auf Situationen reagieren. IoT bringt dann die notwendige Technik mit, um der künstlichen Intelligenz die erforderlichen Daten für die Entscheidung bereitzustellen. Zum Bereich IoT zählen vor allem Sensoren und Systeme für die Kommunikation.
Auf diese Weise sind die Roboter zum Beispiel in der Lage, sich selbständig auf der Baustelle zu bewegen. Die Maschinen sind sowohl untereinander als auch zentral mit der Cloud vernetzt. Hier erlaubt IoT den Austausch von Daten in Echtzeit. Somit lassen sich die Informationen, auf die der Roboter zugreift, laufend aktualisieren. Mit diesen Eigenschaften ermöglichen KI und IoT die Integration der Robotik in die dynamische Umgebung auf dem Bau. Auf Baustellen verändert sich permanent etwas, sodass statische Informationen bereits nach Minuten veraltet sind.
Mit Kameras und Sensoren holen sich die Roboter selbst die Informationen, die sie benötigen. So gelingt der Schritt zu smarten Systemen, die eigenständig agieren. Ein Beispiel dafür, wie eine solche Maschine autonom auf dem Bau arbeitet, sind Roboter für Bohrungen. Die Software identifiziert aus den digitalen Bauplänen die Punkte für die Bohrungen. Dabei überträgt das Programm auch Informationen zur Größe und Tiefe des Bohrlochs. Die Maschine wählt den passenden Bohrer und bewegt sich eigenständig zu den Positionen. Dort führt der Roboter die Arbeiten aus und markiert die Bohrstellen. Gerade Deckenbohrungen sind für Menschen anstrengend und belastend. Diese Aufgaben übernehmen semiautonome Baustellenroboter.
Eine weitere interessante Funktion ist die Aktualisierung des Bauplans durch smarte Roboter, nachdem sie die Arbeit ausgeführt haben. Nach diesem Prinzip verbessern IoT und KI an vielen Punkten die Möglichkeiten von Robotern auf dem Bau.
Vorteile der Robotik im Baugewerbe
Der Einsatz von Robotern auf der Baustelle bringt eine Reihe von Vorteilen mit. In erster Linie übernehmen Roboter unbeliebte und schwere Aufgaben. Damit sorgen die Maschinen für eine Entlastung der Mitarbeitenden auf dem Bau. Viele Berufskrankheiten stehen zum Beispiel in Verbindung mit dem Tragen von schweren Lasten oder Arbeiten in unvorteilhafter Körperhaltung. Roboter übernehmen spezifisch diese Aufgaben. Damit lässt sich weiterhin die Sicherheit auf Baustellen verbessern. Arbeiten in gefährlichen Bereichen können an Roboter übertragen werden.
Durch Roboter steht zudem Arbeitskraft zur Verfügung, die ohne Pausen und theoretisch auch rund um die Uhr einsatzbereit ist. Damit ist es möglich, vor allem zeitkritische Bauprojekte schneller ans Ziel zu bringen. So sinken die Gesamtkosten für den Bau. Grundsätzlich reduziert der Einsatz von Robotik die Kosten, denn die Betriebskosten sind sehr niedrig.
Mit all diesen Vorteilen ist die Robotik primär eine interessante Ergänzung auf dem Bau. Die Entwicklung in diesem Bereich schreitet zudem schnell voran, sodass in naher Zukunft mit noch mehr innovativen Lösungen zu rechnen ist.
