Qualitätssteigerung bei Bauprojekten: 5 digitale Lösungen
So bleiben Sie 2023 anderen Unternehmen in der Bauindustrie einen Schritt voraus
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Den Maurer Roboter gibt es als Idee schon lange. Bereits auf der Weltausstellung 1900 in Paris stellte sich der Illustrator Jean-Marc Côté vor, wie der Einsatz von Robotern im Bauwesen in Zukunft aussehen könnte. Côtés Konzepte zeigen eine Baustelle, auf der Maschinen Steine autonom meißeln, während andere aus Ziegeln Gebäude errichten. Noch ist der Einsatz von Robotern auf der Baustelle beschränkt, doch das wird sich bald ändern. Im Folgenden zeigen wir, wo selbstständig arbeitende Maschinen schon in wenigen Jahren auf dem Bau im Einsatz sein werden.
Technologische Sprünge machen Roboter am Bau zur Realität
Von künstlichen Menschen träumt die Menschheit schon seit Jahrhunderten. Während der Galvanismus weitgehend erfolglos war und der moderne Prometheus eine Geschichte blieb, machte die Forschung bereits Ende des 19. Jahrhunderts erste Schritte hin zum elektrischen Roboter. In der Nachkriegszeit wurden die Fortschritte konkreter. Die Idee, Roboter im Bauwesen einzusetzen, gewann in den 1960er Jahren große Popularität. In den letzten zehn Jahren gab es jedoch einen deutlichen Anstieg bei Investitionen, Forschung und der realen Nutzung. Mit dem Resultat, dass Roboter immer besser darin werden, schwierige Aufgaben auszuführen und dabei immer eigenständiger arbeiten. Derzeit gibt es sechs Trends bei Robotern auf der Baustelle zu beobachten:
Vor Ort eingesetzte Bauroboter
Wenn von Robotik im Bauwesen die Sprache ist, zählen vor Ort eingesetzte Roboter zu den bekanntesten Vertretern. In den letzten Jahren entstand eine ganze Reihe von Prototypen für verschiedene Anwendungen. Ein Beispiel sind Maurer Roboter wie im folgenden Video, die aus Ziegeln eigenständig Mauern errichten.
Ein anderes Beispiel ist der Robo-Schweißer der japanischen Firma Shmizu Corp, der eine Vielzahl von Schweißaufgaben bewältigen kann. Ebenfalls am Vormarsch sind Roboter, die im 3D-Druck Objekte oder Gebäudeteile errichten.
LESETIPP: 3D-Druck im Bauswesen: Was sind die Vorteile?
Roboter in der maschinellen Vorfertigung
Roboterarme und -maschinen werden seit Jahrzehnten in Fabrikproduktionslinien eingesetzt. Daher ist es nicht verwunderlich, dass der wachsende Markt für Fertighäuser diese Technologie ebenfalls nutzt. Eine Baufirma, die Robotik in ihren Fabriklinien einsetzt, ist die kalifornische Firma Katerra. Das Unternehmen fertigt mit maschineller Hilfe Module, die auf der Baustelle zu einem Gebäude zusammengesetzt werden.
LESETIPP: Warum modulares Bauen eine große Zukunft hat
Humanoide Roboter am Bau
Das folgende Video zeigt keinen Terminator mit Bohrmaschine, sondern die Zukunft des Arbeitens auf der Baustelle, wenn es nach dem japanischen Unternehmen AIST geht.
Zu sehen ist ein humanoider Roboter, also eine Maschine mit menschenähnlicher Gestalt, der sich autonom Paneele nimmt und an einer Wand befestigt. Dieser Roboter am Bau soll vor allem dort den Bauprozess unterstützen, wo stationäre oder große Maschinen nicht zum Einsatz kommen können.
Autonome Fahrzeuge
Vom Bagger bis zum Bulldozer gibt es zahlreiche Baustellenfahrzeuge, die für die Automatisierung im Bauwesen geeignet sind. Wie wir in unserem Blog über KI im Bauwesen geschrieben haben, bieten verschiedene Unternehmen autonome Baufahrzeuge an, um zum Beispiel Erdarbeiten ohne menschliches Eingreifen durchzuführen. Der Effekt: Bau- und Räumungsarbeiten können rund um die Uhr durchgeführt werden.
Inspektionen durch Roboter auf der Baustelle
Die Inspektion von Baustellen und Gebäuden ist eine kostspielige und zeitaufwendige Angelegenheit. Angesichts dessen werden Roboter getestet, welche diese Aufgaben selbstständig übernehmen können. Ein Beispiel ist der Spot-Roboter von Boston Dynamics, der auf einer Baustelle getestet wurde, um Vermessungen des Projekts durchzuführen. Ob wir hier in naher Zukunft große Sprünge sehen, bleibt aber zu bezweifeln. Viel größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass Bau- und Inspektionsroboter vermehrt in Extremsituationen zum Einsatz kommen. Beispielsweise bei Aufräumarbeiten nach Erdbeben oder beim Einsatz in Gebäuden, die verstrahlt, chemisch verseucht oder einsturzgefährdet sind. Schon heute wird in diesen Fällen oft auf Roboter gesetzt.
Exoskelette
Die Arbeit auf einer Baustelle ist körperlich anstrengend, und die Belastung durch das Heben schwerer Gegenstände ist eine häufige Ursache für Verletzungen. Hier könnten Exoskelette helfen. Exoskelette werden von Baustellenarbeitern getragen und unterstützen sie durch Roboterfunktionen bei verschiedenen Tätigkeiten.
Hindernisse für die Verwendung von Robotern im Bau
Der weltweite Markt für Bauroboter wird 2022 auf rund 50 Millionen US-Dollar geschätzt – Tendenz steigend. Verglichen mit anderen Märkten der Baubranche sind 50 Millionen US-Dollar allerdings noch eine verschwindend geringe Zahl, welche kaum ins Gewicht fällt. Vor allem, wenn man bedenkt, dass viele Industrieroboter schnell mehrere zehntausend US-Dollar kosten, wird deutlich, dass Bauroboter noch ein Nischenmarkt sind. Das liegt daran, dass es mit Stand 2022 noch einige große Hindernisse gibt, welche die Anwendung von Baurobotern für viele Unternehmen unattraktiv machen.
Die Komplexität von Baustellen
Roboter werden am erfolgreichsten in Massenfertigungslinien eingesetzt, wo sie an Ort und Stelle die immer gleichen Aufgaben ausführen. Im Gegensatz dazu ist jede Baustelle einzigartig. Ob im Straßen- oder Brückenbau oder bei der Errichtung von Gebäuden – die Komplexität der Situation vor Ort machen Baustellen zu sehr herausfordernden Orten für Roboter.
Roboter am Bau gehen (noch) mit hohen Kosten einher
Investitionen in die Robotik sind mit hohen Vorlaufkosten einschließlich Forschung und Entwicklung verbunden. Da viele Baufirmen mit geringen Gewinnspannen arbeiten, wird die Investition von vielen immer noch als zu hoch eingestuft. Zumindest vorläufig ist es billiger, Menschen einzustellen und auszubilden, als in Roboter zu investieren.
Die Technologie steckt noch in den Kinderschuhen
Wie die obigen Beispiele zeigen, gibt es vielversprechende Innovationen bei Robotern im Bauwesen. Abgesehen von Testläufen ist noch kaum einer dieser Roboter unter echten Bedingungen im Einsatz und es gibt nur wenige Firmen, die Roboter vor Ort im Rahmen ihrer regulären Aktivitäten aktiv einsetzen. Die Technologie muss erheblich weiterentwickelt werden, bevor eine breite Akzeptanz erwartet werden kann.
Sicherheitsaspekte
Auf Baustellen lauern diverse Gefahren. In vielen Ländern ist die Gesundheits- und Sicherheitsgesetzgebung daher ein ernstes Hindernis für den Einsatz von Robotern am Bau. Verständlicherweise sind Versicherer und Anwälte besorgt über die Risiken eines unbemannten, autonomen Roboters, der auf einer belebten Baustelle zu Werke geht. Auch ohne Roboter bestehen schon viele Gefahren für die Arbeitskräfte. Kommen Roboter dazu, für welche manche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nicht oder nicht ausreichend geschult sind, kann dies zu ernsthaften Problemen führen.
Rechtliche Fragen
Noch ist die Gesetzgebung in den meisten Staaten der Welt nicht weit genug, um den Einsatz von Robotern zu regeln. Vielen Baufirmen ist das rechtliche Risiko, bzw. die Unklarheit zu groß, um Bauroboter einzusetzen. Fragen zum Transport, zum Arbeitsschutz, zu Einsatzgebieten, Lärmverschmutzung etc. überschlagen sich und lassen in vielen Märkten noch keinen geregelten Einsatz zu. Zudem stoßen Baufirmen und Branchenverbände oftmals auf Widerstand von Gewerkschaften und politischen Parteien, welche den Verlust von Arbeitsplätzen befürchten, sollten Roboter zum Einsatz kommen.
Ein weiteres Problem ist die Haftpflichtversicherung, welche in ihrem Leistungsumfang in den meisten Fällen keine Roboter beinhalten. Es stellt sich insbesondere die Frage, wer für Schäden verantwortlich ist, die durch Fehlfunktionen am Roboter entstanden sind. Das zuständige Personal, der Hersteller und die Baufirma könnten sich in einem solchen Fall gegenseitig die Verantwortung zuschieben.
Vorteile der Automatisierung Roboter auf der Baustelle
Zwar bestehen noch einige Hindernisse, die den Einsatz von Robotern im Bauwesen erschweren. Doch die potenziellen Vorteile sind nicht zu verachten:
Weniger Abfall
Konstruktionsroboter verwenden nur eine definierte Menge an Material, um einen Arbeitsschritt durchzuführen. Das reduziert Abfall, spart Geld und ist auch gut für die Umwelt.
Reaktion auf Arbeitskräftemangel
Der Fachkräftemangel ist größer denn je. Roboter könnten helfen, diese Lücke zu schließen.
Weniger Verletzungen
Die Zahl der jährlichen Verletzungen am Bau bleibt seit Jahren auf einem konstanten Niveau. Exoskelette oder autonome Inspektionsroboter können auf unterschiedliche Weise dazu beitragen, das Risiko für Menschen zu verringern.
Schnellere Arbeit, geringere Kosten
Großes Potenzial in Baurobotern sehen wir aufgrund der Möglichkeit, Kosten einzusparen. Momentan ist der Markt noch klein, Roboter sind teuer und es gibt noch viele Unsicherheiten. Diese Gegebenheiten werden sich über die nächsten Jahre hinweg allerdings hoffentlich verbessern. Sobald die Umstände stimmen, werden die Vorteile der Roboter deutlich. Sie arbeiten in der Regel schneller, genauer, sicherer und länger als ihre menschlichen Arbeitskollegen. Bei einer Anwendung im großen Stil sinken auch die Betriebskosten, wodurch finanzielle Mittel eingespart werden können. In anderen Branchen, wie beispielsweise in der Automobilindustrie, sind Roboter bereits heute feste Bestandteile der Produktionsabläufe. Ob auf absehbare Zeit auch Bauroboter nicht mehr wegzudenken sind, bleibt offen. Die Chancen bezüglich finanzieller und zeitlicher Einsparungen werden aber Jahr für Jahr größer.
Würden Sie Roboter bei Bauprojekten verwenden?
Der Einsatz von Robotern im Bauwesen ist noch in den Anfängen, doch der Innovationsgrad auf diesem Gebiet ist in der Tat sehr vielversprechend. In den kommenden Jahren können wir davon ausgehen, dass mehr Unternehmen diese Technologie als Teil ihres täglichen Geschäfts einsetzen werden. Wird Ihre Organisation eine davon sein?
