Ein Seilroboter, der mauert und Zwischendecken einzieht

Dies könnte schon bald die Realität sein: Ein Seilroboter übernimmt die schwere körperliche Arbeit auf der Baustelle und führt sie automatisiert und präzise aus. Innerhalb weniger Stunden mauert er dann eine ganze Etage. Anschließend wechselt er das Werkzeug und platziert Deckenelemente als Grundlage des nächsten Geschosses: Schrittweise entwickeln die Forschenden der Universität Duisburg-Essen (UDE) ein Robotersystem, das die wesentlichen Arbeiten im Rohbau umsetzt.

Ein interdisziplinäres Team

Entwickelt wurde die zugrunde liegende Technik am Lehrstuhl für Mechatronik unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dieter Schramm; das Institut für Baubetrieb und Baumanagement (IBB) um Prof. Dr.-Ing. Alexander Malkwitz brachte seine Expertise rund um den Baubetrieb ein. Unterstützt wurde das Projekt durch die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V. sowie das Institut für Angewandte Bauforschung Weimar gGmbH. An der UDE koordinieren Mechatroniker Prof. Dr.-Ing. Tobias Bruckmann und Bauingenieurin Dr. Aileen Pfeil (IBB) die Arbeit des interdisziplinären Entwicklungsteams. Das nordrhein-westfälische Bau-Ministerium fördert das Projekt. Zusätzliche Unterstütung kam von der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen (AiF).

Kameras aus Fußballstadien als Vorbild

Etwa zwei Jahre haben die Fachleute aus Robotik und Bauwesen an dem Prototyp getüftelt. Der Seilroboter erinnert in seiner Funktionsweise und Beweglichkeit an Kameras, die an Seilen gespannt, in Fußballstadien das Spielgeschehen mit Abstand und aus unterschiedlichen Perspektiven aufzeigen.

Und das kann der Roboter noch

Der Seilroboter schafft es, aus handelsüblichen Kalksandsteinen eine ganze Etage zu mauern – und das innerhalb einiger Stunden. Aber er kann noch viel mehr: Steine in unterschiedlichen Formaten versetzen, Stürze einziehen und die automatische Bemörtelung übernehmen. Grundlage ist ein digitaler Plan, das sogenannte BIM-Modell. Dessen digitale Daten werden an den Roboter geschickt.

Dem Fachkräftemangel entgegenwirken

Die Technik könnte den akuten Fachkräftemangel abpuffern, indem sie schwere, monotone Arbeiten übernimmt. Die Forscherinnen und Forscher sind dazu im Dialog mit Ausbilderinnen, Ausbildern und Bauunternehmen, um zu diskutieren, wie künftig angehendes Baustellenpersonal den Umgang mit automatisierten Bauverfahren in der beruflichen Aus- und Weiterbildung erlernen kann.

Neue Ausbildungsinhalte für Baustellenpersonal

„Die Planung der Baustelle als Fertigungsort wird anderen Regeln folgen“, betont Aileen Pfeil vom IBB. „In der Mensch-Maschine-Interaktion sowie in der Baustelleneinrichtung und -logistik werden wir neue Wege gehen müssen – ohne Menschen zu ersetzen. Vielmehr werden sie im Umgang mit der Technologie geschult und von körperlich schwerer Arbeit entlastet.“

Die Transformation ist eine gemeinsame Aufgabe

Robotikforscher Tobias Bruckmann ergänzt: „Diesen Weg werden wir nicht alleine gehen. Von der Planung bis zur Ausführung müssen alle am Bau Beteiligten – aus Architektur, Planung, Baustoffherstellung und -lieferung bis hin zur automatisierten Errichtung von Bauwerken – die Transformation zur Digitalisierung der Branche mitgestalten.“

Mit an Bord: eine DFG-Forschungsgruppe

Diese Kette von Schritten eines Bauvorhabens greift die von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderte Forschungsgruppe FOR 5672 Das Informationsrückgrat des robotisierten Bauens unter der Leitung der Technischen Universität München auf: Hier entwickeln die Robotikerinnen und Robotiker der UDE Softwaremodelle von Baurobotern. Zusammen mit Softwarebausteinen anderer Universitäten zur Koordination aller Akteure erlauben diese den simulierten Blick in die automatisierte Baustelle der Zukunft, um dafür Prozesse, Bauverfahren und Systeme zu entwickeln und zu optimieren.

Rektorin freut sich über innovative Impulse

Prof. Dr. Barbara Albert, Rektorin der Universität Duisburg-Essen (UDE): „Das Projekt veranschaulicht den Anspruch der Universität Duisburg-Essen, gemeinsam mit ihren Partnerinstitutionen als Impulsgeberin und Innovationstreiberin in der Region zu wirken und mit wissenschaftlicher Innovation und Invention einen Beitrag zur Lösung gesellschaftlicher Fragestellungen zu leisten.“

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