Die Baubranche ist „neidisch“ auf Roboter anderer Branchen. Sind „Cobots“ die Lösung?

In einer Fabrik im grünen Norden von Massachusetts optimiert Amazons robotergestütztes Fulfillment-Hub die Auslieferung sortierbarer Pakete für die Zustellung im Nordosten der USA.

Eine Montagelinie für vorgefertigte Badezimmereinheiten von Onx in ihrem Werk in Florida, USA (Fotos: Mitchell Keller)

Sobald ein Artikel online bestellt wurde, wird er automatisch von einem vierrädrigen Roboterwagen oder einem Drive-Roboter durch das Lager zu einem menschlichen Mitarbeiter transportiert, der ihn scannt und überprüft, ob das Produkt tatsächlich mit dem übereinstimmt, das auf dem Computerbildschirm vor ihm angezeigt wird. Anschließend wird der Artikel automatisch auf ein Förderband geschickt, wo er von einem Roboterarm namens Robin verpackt und sortiert wird, dessen Computervision ausgewählte Pakete auswählt und sie über einen anderen Drive-Roboter an die richtige Laderampe schickt.

Für diejenigen, die Automatisierung in die Bauindustrie bringen wollen, ist der Kontrast zwischen der hochmodernen Robotik, die in Fabriken und Lagerhallen eingesetzt wird, und den automatisierten Maschinen, die eingesetzt werden, um Bauzeiten zu verkürzen und Verletzungen auf Baustellen zu reduzieren, offensichtlich.

„Ich bin ein bisschen neidisch auf das, was in der Automobilindustrie vor sich geht“, sagt Aviad Almagor, Vizepräsident für Technologieinnovation beim US-Unternehmen Trimble. „Man sieht die vollständige Automatisierung der Produktionslinie, und, um ehrlich zu sein, ist die Aufgabe für sie leichter zu lösen, weil die Produktionslinie dieselbe ist.“

Innovationen, die unter dem Radar bleiben

Doch während Fortschritte in der Automatisierung und Robotik in anderen Branchen eine Hightech-Revolution auslösen, sind Beispiele für derartige Innovationen auf Baustellen seltener zu finden und im Allgemeinen schwerer zu erkennen.

Mason Ford, Leiter für Nachhaltigkeit und Ausrüstungsservices bei Skanska, sagt, dass eine Roboter-Zukunft auf Baustellen größtenteils noch Science-Fiction ist. Das liegt daran, dass es Wissenschaftlern immer noch nicht gelingt, Roboter zu erschaffen oder bestehende Maschinen so zu automatisieren, dass sie schnell und wendig genug sind, um in der sich schnell verändernden Umgebung einer aktiven Baustelle nicht mit Objekten und Menschen zusammenzustoßen.

„Realistisch betrachtet ist sie [Automatisierung] in dicht besiedelten Baugebieten selten machbar“, sagt Ford. „Bei diesen speziellen Projekten ist die Installation von Objektvermeidungstechnologien unerlässlich. Zusätzlich zu Objektvermeidungstechnologien setzen wir selektiv auch Videoüberwachung ein, was es uns ermöglicht, Projekte genau zu überwachen und verschiedene Gefahren zu erkennen, sobald sie auftreten.“

Zu diesem Zweck sagt Ford, dass seine Hauptpriorität darin besteht, die bestehende Flotte des Unternehmens mit Sensortechnologie auszustatten, die menschlichen Fahrern hilft, Kollisionen zu vermeiden. „Unsere aktuelle Initiative ist die Implementierung einer Totwinkelerkennungstechnologie in jeder Maschine, die wir besitzen und betreiben, bis 2025“, sagt Ford. „Wir sehen, dass sich ein Großteil der Technologie nur auf die Erkennung und nicht auf die Vermeidung konzentriert“, fügt er hinzu.

Eine Roboterdrohne auf einer Baustelle (Foto: Adobe Stock)

„Wir hoffen, dass diese Maschinen mit Sensoren und Vermeidungstechnologie ausgestattet werden, die Hindernisse oder Personen intelligent erkennen und die Maschinen bei Bedarf stoppen. Es ist wichtig, dass Branchenführer den Status quo weiterhin in Frage stellen, damit wir weiterhin Innovationen bei Baumaschinen vorantreiben können, um sicherere Arbeitsumgebungen bei allen Projektarten zu gewährleisten.“

„Wir sind unserem Ziel sehr nahe, dass 100 % unseres Maschinenparks mit Aftermarket- oder werksseitigen OEM-Technologien ausgestattet sind. Doch für die gesamte Branche ist es von entscheidender Bedeutung, die Dynamik bei der Förderung ‚intelligenterer‘ Geräte aufrechtzuerhalten. Das sind Maschinen, die nicht nur Gefahren erkennen, sondern auch Maßnahmen ergreifen, um diese zu vermeiden, sobald sie erkannt wurden.“

Dennoch spielen Roboter und automatisierte Prozesse im fortwährenden Kampf um mehr Produktivität in der Baubranche eine immer wichtigere Rolle.

Einige der größten Fortschritte der letzten Jahre wurden in der Sensor- und Kameratechnologie erzielt, einer Schlüsselkomponente ferngesteuerter Roboter und automatisierter Maschinen. Auch Drohnen, die mit dieser Technologie ausgestattet werden können, kommen immer häufiger zum Einsatz.

Almagor von Trimble sagt, dass sich einige Teile der Branche zwar in Richtung Vorfertigung außerhalb der Baustelle oder modularer Ansätze bewegen könnten, auf dynamischen Baustellen jedoch wahrscheinlich „Cobots“ – Roboter, die die Zusammenarbeit mit Menschen erfordern – die Oberhand gewinnen werden.

Eine Luftaufnahme eines Baggers mit einem Built Robotics Exosystem bei Grabungsarbeiten (Foto: Built Robotics)

„Roboterflotten sollten nicht nur aus einem Roboter bestehen“, sagt Almagor. „Auf Baustellen wird es eine gemischte Flotte mit Drohnen und autonomen Kränen sowie einem Gipsroboter und einem Ziegelverlegeroboter geben. Es ist ein Mix aus Werkzeugen, und jedes davon ist anders und es gibt jemanden, der weiß, wie man den Roboter bedient und wartet.“

Und obwohl eine solche Innovation möglicherweise die Zahl der für die Arbeit vor Ort erforderlichen Menschen verringert, steigt mit der zunehmenden Automatisierung natürlich auch der Bedarf an mehr qualifizierten Bedienern und Technikern vor Ort.

„Es gibt so viel zu tun. Wir müssen sicherstellen, dass diese Mitarbeiter für die Unterstützung des Roboters geschult werden, denn in naher Zukunft werden wir keine Baustellen mehr ohne Menschen sehen“, fügt er hinzu.

Roboter ohne menschliche Eigenschaften

Die vielleicht größte Veränderung der letzten Jahre im Bereich der Baurobotik besteht in der Festlegung, welche Maschinen als „Roboter“ gelten.

„Der Begriff ‚Robotik‘ beschwört oft Bilder humanoider Roboter herauf“, sagt das in den USA ansässige Unternehmen Advanced Construction Robotics (ACR). „In der Baubranche umfasst Robotik jedoch verschiedene Formen automatisierter Maschinen, die auf bestimmte Aufgaben zugeschnitten sind, wie z. B. das Binden oder Verlegen von Bewehrungsstäben.“

TyBot von Advanced Construction Robotics (ACR) bei einer Brückenbaustelle in Pennsylvania, USA (Foto: ACR)

Der TyBot von ACR – „der Roboter zum Binden von Bewehrungsstäben“ – ist genau eine dieser automatisierten Maschinen und weist nahezu keine menschenähnlichen Eigenschaften auf.

TyBot ähnelt eher der Spitze eines Turmdrehkrans als irgendetwas anderem, ist aber ein hochentwickelter Roboter, der seine Umgebung erfassen und sich darin zurechtfinden kann, ohne dass er eine vorherige Kartierung, Kalibrierung oder BIM-Eingabe benötigt.

TyBot wurde für den Straßen- und Brückenbau entwickelt und ist auf das Binden von Bewehrungsstäben spezialisiert. Er erreicht eine Geschwindigkeit von über 1.200 Bindungen pro Stunde mit einer Drahtspule von 6,8 kg und kann epoxybeschichtete und schwarze Stäbe binden.

Die Breite kann bis zu 35,7 m (117 ft) betragen, die Breite kann aber auch bis auf 3,05 m (10 ft) schmal sein. Ein Roboter-Supervisor begleitet die Maschine während ihres 12-stündigen Betriebs, danach muss sie aufgetankt werden.

„Unsere Roboterlösungen beheben nicht nur den Arbeitskräftemangel, sondern verbessern auch die Sicherheit am Arbeitsplatz erheblich, indem sie die gefährlichsten Aufgaben wie das Heben schwerer Lasten übernehmen“, sagt Danielle Proctor, CEO von ACR. „Dies verringert das Verletzungsrisiko und verbessert die allgemeine Arbeitszufriedenheit. Darüber hinaus tragen unsere Technologien durch die Optimierung von Prozessen und die Reduzierung von Abfall zur Nachhaltigkeit im Bauwesen bei und entsprechen den Umweltstandards.“

Umrüstung vorhandener Maschinen

Andere Robotermaschinen in der Branche waren ursprünglich nicht für die Automatisierung konzipiert, doch dank Built Robotics – einem in den USA ansässigen Hersteller von automatisierten Großanlagen – können bestehende Baueinheiten mit Roboterfunktionen ausgestattet werden.

Erol Ahmed, Kommunikationsdirektor bei Built, sagt: „Wir haben etwas, das wir Exosystem nennen. Dabei handelt es sich um eine Reihe von Software und Hardware, die wir auf fast jede Art von schwerem Gerät setzen und es in eine autonome Maschine oder einen Roboter verwandeln könnten.“

Ahmed sagt, dass sich Built darauf konzentriert hat, seine Anwendung für Planierraupen, Vibratoren und Bagger einzusetzen, die alle eine wichtige Rolle bei der Installation von Solarmodulen im großen Maßstab spielen.

„Solar ist ein Prozess, der sich sehr gut automatisieren lässt“, sagt er. „Auf Solarfarmen werden Hunderttausende bestimmter Elemente in konsistenter Weise installiert. Es ist also eine der wenigen Bauaufgaben, die sich wirklich gut mit dem kombinieren lässt, was Roboter leisten können.“

Mit Exosystem können Aufgaben wie Grabungen und Bohrungen mithilfe nicht automatisierter Maschinen automatisiert werden. Dies bietet Flexibilität für Bauunternehmer und Vermietungsgruppen, die möglicherweise nicht über das Kapital für die Anschaffung neu entwickelter Roboter verfügen.

Die Arbeit der Maschinen sei so präzise wie die einer speziell angefertigten automatisierten Einheit, sagt Ahmed.

„Wenn wir über Solaranlagen sprechen, geht es teilweise um Messungen im Subzentimeterbereich. Wir halten bei der Installation sehr strenge Toleranzen ein, sodass Sie ein Präzisionsniveau erwarten können, das Sie [von einer vollautomatischen Maschine] erwarten würden“, sagt Ahmed und weist darauf hin, dass die Maschinen von Exosystem es den Bedienern ermöglichen, aus sicherer Entfernung zu überwachen und zu reagieren. Sie arbeiten konsistenter und sicherer.“