Drohnen auf der Baustelle: Der große Leitfaden

Die Zukunft des Bauprojektmanagements

Wie digitale Lösungen das Projektmanagement 2023 und darüber hinaus verändern werden

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Ein Surren geht durch die Luft – Drohnen auf der Baustelle sind heutzutage keine Ausnahmeerscheinung mehr. Als wichtiger Teil bei der Digitalisierung im Baugewerbe zählen sie immer häufiger zur Standardausrüstung. In unserem großen Leitfaden klären wir Sie zu allen wichtigen Fragen und Aspekten rund um den Einsatz der ferngesteuerten Flugkörper bei Bauprojekten auf

In diesem Beitrag erfahren Sie:
– Welche rechtlichen Rahmenbedingungen zum Einsatz von Drohnen auf der Baustelle bestehen
– Ob Flugroboter besser intern oder von externen Dienstleistern betrieben werden sollten
– Wie viele Bauunternehmen die fliegenden Helfer bereits einsetzen
– Wofür Drohnen am Bau am häufigsten eingesetzt werden
– Welche Probleme oder Nachteile beim Betrieb der ferngesteuerten Flugkörper bestehen

Was sind Drohnen und welche Arten kommen im Bausektor zum Einsatz?

Eine Drohne ist ein Flugroboter, der entweder ferngesteuert oder autonom über softwaregesteuerte Flugpläne in Verbindung mit integrierten Sensoren und GPS fliegen kann. Auf Baustellen kommen in der Regel Multi-Rotor Flugkörper (z.B. Quadrocopter) zum Einsatz. Diese Modelle zeichnen sich durch eine sehr hohe Manövrierbarkeit, geringes Gewicht und hohe Benutzerfreundlichkeit aus. Das geht jedoch zulasten der Reichweite und Flugdauer.

Welche rechtlichen Bestimmungen bestehen?

Schweiz: Der Einsatz von Drohnen unterliegt in der Schweiz vergleichsweise wenig Auflagen. Zur gewerblichen Nutzung ist keine Genehmigung erforderlich. Sofern keine behördliche Bewilligung vorliegt, ist das Fliegen einer Drohne in Höhen ab 100 m und ohne Sichtkontakt nicht gestattet.

Deutschland: Die Drohnen-Verordnung in Deutschland schreibt verschiedene Regeln vor, je nachdem, wie schwer das Fluggerät ist. Grundsätzlich ist ein Einsatz in Höhen ab 100 m über Grund und in der Nähe von Wohngrundstücken und sensiblen Bereichen nicht gestattet. Zur gewerblichen Nutzung muss keine Erlaubnis eingeholt werden. Für das Führen einer Drohne ab einem Gewicht von 2 Kilogramm ist jedoch ein Drohnen-Führerschein nachzuweisen. Die zuständige Behörde kann Ausnahmen von den Verboten erlassen.

Österreich: In Österreich ist die gewerbliche Nutzung nur nach Registrierung oder behördlicher Genehmigung erlaubt. Zum Fluggerät muss zu jedem Zeitpunkt eine direkte Sichtverbindung bestehen. Ist diese gegeben, dürfen Flugroboter auf bis zu 150 Meter steigen.

Zusätzlich ist in einigen Ländern auch noch relevant, ob eine Drohne Aufnahmen (Video, Luftbilder) erzeugt. In solchen Fällen können Fragen zum Schutz der Privatsphäre relevant werden.

Wie viele Unternehmen im Bausektor nutzen ferngesteuerte Fluggeräte?

In den letzten Jahren hat die Digitalisierung im Baugewerbe stark zugenommen. Besonders seit der Pandemie wurde diese Entwicklung nochmals beschleunigt. Eine Umfrage in den Vereinigten Staaten von Amerika ergab, dass aktuell rund 30 Prozent aller befragten Bau- und Immobilienunternehmen Drohnen einsetzen. In Ländern mit besonders modernen Bauindustrien, wie das Vereinigte Königreich oder Norwegen, soll der Anteil nochmals deutlich höher liegen.

Aktuelle und öffentlich zugängliche Zahlen über Drohnennutzung nach Branche werden unseres Wissens nach in Deutschland, Österreich und der Schweiz nicht erhoben. Vor allem größere Unternehmen setzen aber auch im DACH-Raum Drohnen ein. Ein Teilbereich, in dem Drohnen im deutschen Bau-Sektor überdurchschnittlich stark eingesetzt werden, ist der Bau und die Wartung von Windrädern. Bei kleineren Observationen auf deutschen Windparks wurden Industriekletterer und Helikopter bereits weitgehend durch Drohnen ersetzt.

Welche Projektbeteiligten verwenden Drohnen auf der Baustelle?

Zu den häufigsten Nutzern von ferngesteuerten Fluggeräten auf dem Bau zählen Personen in leitenden oder kontrollierenden Positionen. Dazu zählt neben Projektmanagern oder Bauleitern zum Beispiel auch die Bauaufsicht. Selten bis gar nicht wird diese Technologie bislang von den Ebenen darunter eingesetzt. Das liegt zum einen daran, dass Drohnen auf der Baustelle noch eine relative Neuerscheinung sind. Ein anderer Grund ist, dass nicht alle Berufsgruppen oder Hierarchieebenen bei Bauprojekten einen gleich großen Nutzen aus den Geräten ziehen.

LESETIPP: Baudokumentation App für effiziente Baustellendokumentation

Drohne selbst steuern oder durch externe Dienstleister?

Ob es sich lohnt, die Flugroboter unternehmensintern oder durch externe Partner betreiben zu lassen, hängt von verschiedenen Aspekten ab:

Interner Betrieb

Vorteile:

• Niedrigere langfristige Kosten
• Mögliche zusätzliche Einnahmequellen (z.B.: Produktion von Marketingmaterial)
• Einsatz ist je nach Bedarf sofort möglich

Nachteile:

• Höhere Vorlaufkosten (Zubehör, Schulungen, Wartung)
• Fachwissen für bestimmte Aufgaben (z.B. Vermessungen) nicht immer vorhanden
• Haftung bei Betrieb

Externer Betrieb

Vorteile:

• Fachwissen vorhanden
• Niedrigere Vorabkosten
• Die Haftung bleibt beim externen Betreiber
• Keine Wartungen oder Schulungen von Personal

Nachteile:

• Höhere langfristige Kosten

Welche Vorteile bietet der Einsatz von Drohnen auf der Baustelle?

Der Einsatz der Flugkörper bei Bauprojekten bietet Vorzüge in folgenden Bereichen:

• Prozesse können effizienter überwacht und Daten schneller erhoben werden (z.B.: liegen einzelne Bauabschnitte im Plan?)
• Das erlaubt im Vorfeld sowie im Verlauf von Bauprojekten eine bessere Planung, bzw. ermöglicht ein zeitnahes Reagieren auf aktuelle Entwicklungen (zum Beispiel, wenn Mängel festgestellt werden)
• Das Resultat: Wesentliche Prozesse im Baugewerbe werden digitalisiert und das bewirkt zum Teil signifikante Einsparungen bei Zeit und Kosten

Wie genau Drohnen auf der Baustelle zum Einsatz kommen, ist jedoch projektabhängig und hängt unter anderem von Faktoren wie der Komplexität und Projektgröße ab.

Die 7 Anwendungsbereiche für Drohnen auf dem Bau

Bei Bauprojekten bieten sich verschiedene Möglichkeiten, wie Drohnen Anwendung finden können. Die obenstehende Grafik zeigt eine Auswertung von 1300 Fachbeiträgen und Konferenzpapieren zu den häufigst genannten Einsatzbereichen von Drohnen im Bausektor.

1. Inspektionen von Bauwerken

Drohnen haben sich in den letzten Jahren als wertvolle Ergänzung bei Inspektionen von Gebäuden erwiesen. Denn sie bieten enorme Vorteile, wenn es um die zeitsparende und vergleichsweise günstige Inspektion von schwer erreichbaren Orten geht, die bislang den Einsatz von Gerüsten, Seilen, Hebebühnen und speziell geschultem Personal voraussetzen.

Wie gut Inspektionen möglich sind, hängt von der Qualität der Kamera ab. Professionelle Drohnen mit hochauflösenden Geräten sind in der Lage, Millimeter-Risse in der Gebäudeoberfläche aus einer Entfernung von mehreren Metern mit einer Wahrscheinlichkeit von bis zu 95 Prozent zu erkennen.  Die Bildqualität von Drohnen-Kameras hat sich stark verbessert. Bei einigen Modellen kann die Kamera zudem ausgetauscht und zum Beispiel eine Wärmebildkamera montiert werden. Zwar haben Drohnen mit austauschbaren oder hochauflösenden Kameras ihren Preis. Im Vergleich zu Industriekletterer oder Helikoptern sind sie dennoch um einiges günstiger, da Zeit und Aufwand gespart werden. Je nach Inspektions-Prozess sind Kosteneinsparungen von mehr als 70 Prozent möglich.

Mit der passenden Ausstattung wachsen zudem die potenziellen Anwendungen von Drohnen bei Inspektionstätigkeiten am Bau. Mittels Infrarot-Thermografie kann beispielsweise der Zustand von Materialien erfasst werden. Das Vorhandensein von thermischen Brücken, Feuchtigkeit und andere Sachverhalte lassen sich so zeitsparend erörtern. Vorerst nur als Prototypen gibt es Drohnen, die Röntgenstrahlen zur Inspektion ihrer Umgebung einsetzen.

2. Drohnen für die Baustellensicherheit

Drohnen können einen wichtigen Beitrag zur Baustellensicherheit leisten. Potenzielle Gefahren werden dank der Flugkörper häufig viel schneller visuell erfasst als im Zuge einer Begehung. Sich bewegende Fahrzeuge, Maschinen, Kräne, oder aktive Ausgrabungsbereiche werden in Echtzeit erfasst und Sicherheitsverantwortliche können sofort auf Gefahren reagieren. Doch nicht nur die Sicherheit der Arbeitnehmer profitiert, sondern auch die von unbefugten Dritten, die den Arbeitsbereich zum Beispiel durch Lücken im Bauzaun betreten können.

Die Resultate sprechen für sich. Laut einer Umfrage von DroneDeploy, einem Anbieter von Drohnen-Software, erhöht der Einsatz von Drohnen die Baustellensicherheit um bis zu 55%. Eine Analyse von Pricewaterhouse Coopers hält fest, dass der Einsatz der fliegenden Roboter die Anzahl lebensgefährlicher Unfälle auf dem Bau um 91% reduziert.

LESETIPP: Arbeitssicherheit auf der Baustelle – Risiken und Lösungen

3. Visualisierung der Baustelle

Das von Drohnen auf der Baustelle angefertigte Bildmaterial lässt sich auf verschiedene Arten nutzen. Wiederholte Flüge dienen zum Beispiel dazu den Projektfortschritt aufzuzeichnen und zu visualisieren. Mittels GPS-Funktion kann ein Flugroboter den gleichen Punkt anfliegen und ermöglicht so Vorher-Nachher-Vergleiche. Luftbilder, Panoramaaufnahmen oder HD-Videos ermöglichen es aber nicht nur den unmittelbar am Bauprozess beteiligten Personen, Einblicke zur erhalten. Als Marketingmaterial eingesetzt ermöglichen sie auch Kunden und anderen Stakeholdern neue Blickwinkel und interessante Einblicke.

Luftbilder, Panoramaaufnahmen oder HD-Videos ermöglichen es aber nicht nur den unmittelbar am Bauprozess beteiligten Personen, Einblicke zu erhalten. Als Marketingmaterial eingesetzt, erlauben sie auch Kunden und anderen Stakeholdern neue Blickwinkel und interessante Einblicke. Wer sich heutzutage über diverse Immobilienprojekte rund um den Globus informiert, stößt immer öfter auf Drohnenaufnahmen. Besonders Großprojekte im Ausland wie Hotelanlagen oder Gated Communities werben auf ihren Webseiten mit Drohnenaufnahmen neue Investoren, Käufer, Mieter oder Urlauber an. Doch auch im DACH-Raum nimmt die Verwendung im Bereich der Baustellen-Visualisierung zu.

4. Drohnenvermessung

Die Drohnenvermessung bildet einen weiteren häufigen Anwendungsfall auf Baustellen. Entscheidend für die Qualität der Vermessung ist weniger der Flugkörper an sich, sondern vielmehr die daran montierte Kamera und die Software zur weiteren Verarbeitung. Sie erstellt aus den aufgenommenen Bildern in Verbindung mit GPS-Daten sogenannte Punktwolken. Aus diesen werden weitere Erkenntnisse entnommen, wie zum Beispiel Punktraster, 3D-Modelle, oder Orthophotos. Einige Beispiele:

Luftbildaufnahmen und Vermessung von Arealen (Mapping):
Mit den ferngesteuerten Fluggeräten können detaillierte Luftaufnahmen eines Areals in kurzer Zeit und mit wenig Aufwand angefertigt werden. Wozu die traditionelle Landvermessung Stunden oder Tage benötigt, sind die fliegenden Helfer innerhalb kurzer Zeit in der Lage. Um ein 2-3 Hektar großes Areal zu Vermessen benötigt eine Drohne rund 5 Minuten.

Volumenmessung:
Mittels der Flugkörper ist das schnelle und regelmäßige Erfassen von zu bewegenden Materialvolumen möglich. Mit 3D-Drohnen-Datenerfassungen können Erdbewegungsvorgänge sowie das Abtrags- und Auftragsvolumen sicherer und wirtschaftlicher dokumentiert werden als mit herkömmlichen Methoden. Die Technologie ermöglicht noch weitere Rückschlüsse. Zum Beispiel, wieviel Beton für einen Arbeitsvorgang noch benötigt wird oder wie viele Quadratmeter eines Daches bereits fertig gestellt wurden.

Genauigkeit der Drohnenvermessung:
Mit dem Reifen der Technologie hat die Genauigkeit der Drohnenvermessung in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Wie hoch die Genauigkeit ist, hängt von verschiedenen Faktoren wie der Flughöhe und der verbauten Kamera ab. Eine Punktgenauigkeit von 2-3 Zentimetern bei einer Flughöhe über Boden von 100-120 Metern gilt inzwischen als Standard.

5. Überwachung des Baufortschritts

Eine weitere häufige Anwendung von Drohnen auf dem Bau erfolgt für die Dokumentation des Baufortschritts oder zur Überwachung und Beweissicherung.

Täglich erfolgen bei Bauprojekten unzählige Arbeiten und Veränderungen. Aus der Vogelperspektive können alle Ereignisse in Echtzeit oder mittels Vorher-Nachher-Vergleich verfolgt werden. Projektmanager haben so die Möglichkeit, die Produktivität zu überwachen. Sie können zum Beispiel feststellen, wo das IST vom SOLL abweicht, oder ob benötigte Materialien, Geräte und Maschinen fehlen. Da die Verantwortlichen Kontrollen weniger zu Fuß und häufiger aus dem Büro oder Baustellencontainer aus durchführen können, beschleunigen die fliegenden Helfer diesen Prozess erheblich. Laut DroneDeploy verringert sich der nötige Zeitaufwand für die Baustellenüberwachung um bis zu 52%.

LESETIPP: Was Sie gegen den Produktivitätsverlust am Bau unternehmen können

6. Kommunikation

Flugroboter auf der Baustelle unterstützen auch die interne sowie externe Kommunikation. Luftaufnahmen können beispielsweise mit Anmerkungen oder visuellen Elementen versehen werden, um andere Projektbeteiligte über potenzielle Risiken, Änderungen, oder andere Sachverhalte zu informieren. Auf demselben Weg erhalten Kunden und andere Stakeholder Einblick über den aktuellen Projektfortschritt. Ein Schritt, der sich bezahlt macht: 2 von 3 Drohnen-Nutzerinnen und Drohnen-Nutzer auf dem Bau sagen, das angefertigte Bildmaterial führe zu effizienteren Kommunikationsprozessen.

7. Transport von Bauteilen und Werkzeugen

Drohnen werden bei Bauvorhaben vereinzelt auch zum Transport von Bauteilen oder Werkzeugen eingesetzt. Beispiele sind Aufhängungskabel von Hängebrücken, wenn ein Transport per Helikopter oder auf anderen Wegen nicht möglich oder mit hohen Risiken verbunden ist.

Einige Probleme und Nachteile bleiben bestehen

Bei allen Vorteilen, die Flugroboter für das Bauwesen mit sich bringen, müssen auch einige Nachteile oder potenziell einschränkende Aspekte berücksichtigt werden:

Rechtliche Vorschriften

Da sich die Vorschriften zum Betrieb der fliegenden Helfer je nach Standort unterscheiden, lassen sich hierzu keine allgemeinen Aussagen treffen. Fest steht aber, dass sich Nutzer vor dem Einsatz einer Drohne genauestens mit den rechtlichen Rahmenbedingungen auseinandersetzen sollten, um sich abzusichern.

Akkulaufzeit und Flugzeit

Drohnen haben eine relativ geringe Batterielebensdauer. Das schränkt den Betrieb ein, so dass die meisten Flugkörper weniger als 30 Minuten in der Luft bleiben können. Dabei gilt die Faustregel: Längere Akkulaufzeit und Flugzeit stehen in direktem Zusammenhang mit den Anschaffungskosten.

Reichweite und Manövrierbarkeit

Die Reichweite der Drohnen wird durch den Akku limitiert. Da Akkus aber tendenziell immer leichter und kleiner werden, hat sich auch die Reichweite der Drohnen in den letzten 10 Jahren massiv erhöht. Ähnlich schaut es mit der Manövrierbarkeit aus, welche immer genauer, feiner und einfacher wurde. Bei manchen Bauvorhaben, wie zum Beispiel Infrastrukturprojekten, ist eine große Reichweite wichtig. Agilität steht hingegen bei komplexen Projekten mit schwer erreichbaren Teilen im Vordergrund. Wie gut der Akku und die Steuerung der Drohne ist, hängt stark vom Modell, vom Preis und vom Hersteller der Drohne ab. Kleinere Amateur-Drohnen mit Kamera gibt es schon für unter 100 Euro. Hochprofessionelle Drohnen, welche auch für TV-Übertragungen eingesetzt werden, kosten schnell mehrere tausend Euro.

Nutzlast

Je größer die Nutzlast einer Drohne, desto mehr Ausrüstung (Kameras, Sensoren) oder Gegenstände (Werkzeuge, Bauteile) kann sie tragen.

Wetterbedingungen

Flugroboter sind auf gutes Wetter angewiesen. Bei starken Winden und Regen sollten die Geräte besser am Boden bleiben.

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