Bauen der Zukunft 30.08.2022, 14:01 Uhr

5G-Mobilfunk auf Testbaustellen in Hoyerswerda und Aachen

Seit einigen Jahren wird an neuen Maschinen- und Kommunikationstechnologien für eine vollständig vernetzte und automatisierte Baustelle geforscht. Ende September werden in Hoyerswerda Ergebnisse eines Konsortiums um die TU Dresden und die TU München auf einem 6.400 Quadratmeter großen Parcours demonstriert; ein anderes Projekt ist auf einer Referenzbaustelle der RWTH Aachen angesiedelt.

Bauen 4.0: Seit drei Jahren forschen Wissenschaftler:innen der TU Dresden und TU München gemeinsam mit 22 Unternehmen an neuen Maschinen- und Kommunikationstechnologien für eine vollständig vernetzte und automatisierte Baustelle. Foto: TU Dresden

Bauen 4.0: Seit drei Jahren forschen Wissenschaftler:innen der TU Dresden und TU München gemeinsam mit 22 Unternehmen an neuen Maschinen- und Kommunikationstechnologien für eine vollständig vernetzte und automatisierte Baustelle.

Foto: TU Dresden

Auf der Testbaustelle in Hoyerswerda zeigt ein Konsortium, dem die TU Dresden und die TU München sowie 22 Unternehmen angehören, wie alle Ergebnisse der Verbundforschungsprojekte Bauen 4.0 und 5G Lab Germany Forschungsfeld Lausitz zusammenwirken. Ein Highlight bildet ein reales Bauszenario im Tiefbau, eine Kanalbaustelle, in der verschiedene Baumaschinen wie Mobilbagger, Radlader und Ladekran mit neu entwickelten Automatisierungsfunktionen zum Einsatz kommen.

Digitalisierung von Baustellenabläufen

Mit Tracking & Tracing für Baumaterial und -geräte, 5G-basierte baustellengerechte Campusnetze und Connectivity-Module sowie Fernsteuerungen von Baumaschinen werden Lösungen vorgestellt, die die Digitalisierung von Baustellenabläufen ermöglichen. Ein interaktives Baustellenleitsystem ermöglicht es nach Angaben des Konsortiums, die Überwachung der Baustelle in Echtzeit abzubilden und visuell den Baustellenfortschritt live zu verfolgen.

Auf Baustellen agieren in einem örtlich und zeitlich veränderlichen Umfeld verschiedene Akteure arbeitsteilig miteinander. Kleine bis sehr große Gewerbe arbeiten gleichzeitig mit unterschiedlichster Technik – oft jedes für sich als Insellösung, wenn eine digitale Kommunikation nicht möglich ist. Ursachen dafür können unterschiedliche Technologiegrade und Softwarelösungen sein, das Fehlen standardisierter Schnittstellen sowie eine ungenügende Mobilfunk-Netzabdeckung.

Testbaustelle Hoyerswerda soll Vorteile der Digitalisierung zeigen

Wenn allerdings von der Bauplanung, der Logistik bis zur Umsetzung alles digitalisiert und miteinander vernetzt wäre, könnte die Produktivität und Effizienz auf Baustellen gesteigert, das Baupersonal entlastet und dem Fachkräftemangel in der Branche entgegengewirkt werden. „Auf unserer Testbaustelle in Hoyerswerda haben wir die Möglichkeit, genau das zu zeigen“, erklärt Prof. Jürgen Weber, Inhaber der Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik an der TU Dresden und Verbundkoordinator „Bauen 4.0“. „Dazu hat uns das 5G Lab Germany Forschungsfeld Lausitz ein baustellengerechtes 5G-Campusnetz bereitgestellt. Ein im Rahmen von Bauen 4.0 entwickeltes Connectivity-Modul mit mehreren Funkschnittstellen sowie der Einsatz einer Cloud-Lösung machen es möglich, dass Baumaschinen in Echtzeit miteinander kommunizieren und Daten austauschen. Maschinenaufträge kommen dann aus der Baustellen-Cloud und werden von unseren Bauen 4.0 Maschinen automatisiert umgesetzt.“

Das Projekt wird im Rahmen des Forschungsprogramms „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit fünf Millionen Euro gefördert. Das Projektvolumen beträgt insgesamt rund zehn Millionen Euro.

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Forschungsprojekt 5G.Namico für Bau und Bergbau der Zukunft

Ein anderes 5G-Forschungsprojekt, bei dem die Mobilfunktechnologie im Bau- und Bergbaubereich der Zukunft eingesetzt werden soll, ist als Pilotprojekt auf der Referenzbaustelle Campus West der RWTH Aachen angesiedelt. Dort und in einem Bergwerk unter Tage soll basierend auf den Erkenntnissen aus vorangegangenen Projekten wie dem 5G-Industry Campus Europe ein 5G-Netz installiert werden, um die Vorteile der Technologie zu nutzen.

Eine besondere Herausforderung sind dabei die widrigen und wechselnden Umgebungen: Staub, Vibrationen und Feuchtigkeit stellen Anforderungen an ein dynamisches 5G-Netz, das den rauen Betriebsbedingungen standhalten muss. Die 5G-Technologie, die für den Einsatz in industriellen Umgebungen und offenen Bereichen entwickelt wurde, muss daher weiterentwickelt werden.

Der Einsatz von 5G im Bauwesen und im Bergbau bietet die kommunikative Basis um Prozesse zu automatisieren und die Arbeitsbelastung des Personals zu reduzieren. Voraussetzung dafür ist nach Angaben der RWTH Aachen die Entwicklung von verbesserten Sicherheitskonzepten, die den Menschen in teil- und vollautomatisierten Prozessen schützen und gleichzeitig die digitale Transformation voranbringen sollen. Um 5G künftig auf Baustellen und im Bergbau einzusetzen, werden im 5G.Namico-Projekt zunächst ausgewählte Anwendungsfälle betrachtet, die sich mit der Automatisierung einzelner Arbeitsprozesse und Sicherheitsaspekten befassen.

Das Projekt wird durch das Land Nordrhein-Westfalen über das Ministerium für Wirtschaft, Innovation, Digitalisierung und Energie (MWIDE) gefördert und vom Fraunhofer IPT fachlich geführt. Unterstützt wird es von den Partnern Kabelwerk Eupen AG, Ericsson GmbH, GHH 7/10 Fahrzeuge GmbH, BAT Bergbau Service GmbH, Brokk DA GmbH, Liebherr-Werk Biberach GmbH, Porr AG und Leonhard Weiss GmbH & Co. KG. Die Entwicklung und Evaluierung des Use Case auf der Baustelle wird vom Center Construction Robotics der RWTH Aachen koordiniert.

Das Team um Geschäftsführer Baris Cokcan vom Center Construction Robotics der RWTH Aachen verantwortet und koordiniert alle Projekte auf der Referenzbaustelle, die wissenschaftliche Führung liegt bei Prof. Dr. Sigrid Brell-Cokcan.

Foto: Center Construction Robotics

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Von Claudia Kallmeier TU Dresden; RWTH Aachen / Karlhorst Klotz