Vor zwanzig Jahren arbeiteten auf Baustellen Facharbeiter mit Schutzhelmen und Plänen auf Papier. Projektmanager, Architekten und Ingenieure versammelten sich um Tische in mobilen Büros, um Planänderungen zu besprechen. Genehmigungen erforderten eine Fahrt zum Rathaus. Der Einsatz von Robotern im Baugewerbe war sehr begrenzt.
Heute kommen auf Baustellen Mobilgeräte wie Tablets oder Smartphones zum Einsatz, über die man blitzschnell aktualisierte Pläne oder veränderte Arbeitsaufträge abrufen kann. Viele Städte und Kommunen ermöglichen es Bauunternehmen, Genehmigungen online zu beantragen. Doch was die Digitalisierung ihres Betriebs betrifft, hinkt die Branche noch immer hinterher.
Der Widerstand gegen die Einführung von Technologien ist teilweise dem dezentralen Charakter des Baugewerbes geschuldet. Komplexe Bauten verlangen nach der Koordinierung von verschiedenen Gewerken, Maschinenbedienern und Materiallieferungen. Durch Planung muss sichergestellt werden, dass die richtigen Mitarbeitenden zur richtigen Zeit am richtigen Ort sind. Teilweise wirkt der Prozess einfach zu fragmentiert, als dass Technologien hilfreich sein könnten.
Die veränderte wirtschaftliche Situation, Fachkräftemangel und Unterbrechungen in der Lieferkette haben jedoch dafür gesorgt, dass sich die Branche offener für technische Lösungen zeigt. Technologien wie Automatisierung, Robotik und künstliche Intelligenz (KI) werden in Prozesse integriert, um die Kosten zu senken, die Sicherheit zu verbessern und die ökologischen Auswirkungen zu minimieren. Roboter im Baugewerbe sind dabei ein wesentlicher Bestandteil der digitalen Transformationsbemühungen.
Die Geschichte der Roboter im Baugewerbe
Japan begann nach dem Zweiten Weltkrieg mit dem Einsatz von Automatisierung und Robotik. Fehlende Arbeitskräfte und eine angeschlagene Wirtschaft bewegten Ingenieure zur Entwicklung von Industrie- und Automotive-Robotern. In den 70er- und 80-Jahren des 20. Jahrhunderts setzte Japan Roboter zur Unterstützung des Materialtransports, zur Platzierung von Bewehrungsstäben und für Betonarbeiten ein. Zwar experimentierten auch andere Länder mit Automatisierung, doch Japan war das erste Land, das sie wirklich umfassend nutzte.
Die heutige Landschaft ähnelt der Nachkriegssituation in Japan. Der Fachkräftemangel in den USA bremst Bauvorhaben aus. Die Inflation nagt an den Gewinnen jedes einzelnen Unternehmens. Unterbrechungen in der Lieferkette führen zu wochenlangen Projektverzögerungen.
Betrachtet man die allgemeine Komplexität des Baugewerbes zusätzlich zu diesen Herausforderungen, wird deutlich: Ohne Technologie wird es keine echte Problembewältigung geben. In einer kürzlich durchgeführten Umfrage gaben 40 % der Bauunternehmen an, der Mangel an digitalen Tools bremse ihr Unternehmenswachstum aus.
Vorteile von Robotern im Baugewerbe
In Bezug auf den Markt für Roboter im Baugewerbe wird eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 15,5 % zwischen 2023 und 2028 erwartet. Gefördert wird dieses Wachstum durch folgende Vorteile:
Roboter arbeiten effizienter. Sie sind unterbrechungsfrei einsetzbar und sie bieten gleichbleibende Produktivität. Eine konsistente Arbeitskapazität kann die Zeitplanung von Bauprojekten verkürzen und einen pünktlichen Arbeitsabschluss gewährleisten.
Die Sicherheitsstandards steigen. Das Baugewerbe ist unzertrennlich mit Risiken verbunden. Doch Roboter reduzieren die Gefahren, indem sie gefährliche Materialien handhaben und körperlich anstrengende Aufgaben übernehmen.
Roboter erhöhen die Präzision. Automatisierte Lösungen reduzieren das Fehleraufkommen. Im Anschluss an ihre Programmierung können Roboter Baumaterialien mit hoher Präzision replizieren. Wenn Stahlträger 70,5 Zentimeter dick sein sollen, ermöglicht Automatisierung Träger mit genau diesen Abmessungen.
Roboter sorgen für mehr Nachhaltigkeit. Das Baugewerbe ist für knapp 40 % der weltweiten CO₂-Emissionen verantwortlich. Energieeffizientere Baumethoden können hier Abhilfe schaffen – und Roboter sind effizienter im Betrieb. Außerdem können präzisere Messungen und Bautechniken dazu beitragen, das Abfallaufkommen zu reduzieren.
Roboter sind in der Lage, die Kosten durch einen effizienteren Materialeinsatz und weniger Verschwendung zu senken. Den Menschen auf der Baustelle können sie die Arbeit wesentlich erleichtern. Mit weiteren technologischen Fortschritten wird KI Robotern dabei helfen, Ergebnisse zu prognostizieren, um auch auf diese Weise Abläufe zu optimieren.
Anwendungsbereiche für Roboter in der Bauausführung
Es gibt Bauroboter verschiedenster Art – von halbautonomen Geräten bis hin zu ferngesteuerten Drohnen. So unterstützt beispielsweise ein Ziegel- oder Zementblock-Roboter Arbeiter, indem er Blöcke anhebt und platziert. Andere Roboter errichten selbsttätig Ziegelwände und werden dabei von einem Mitarbeitenden überwacht, der die Qualität der Arbeitsergebnisse sicherstellt. Drohnen lassen sich für eine schnelle und hochpräzise Vermessung potenzieller Standorte verwenden.
Roboter können in den folgenden Bereichen eingesetzt werden:
Abriss. Nicht jede Baustelle ist ein Neubau. Wenn ältere Bauten entfernt, Wände abgebaut oder Vorrichtungen ausgebaut werden müssen, erledigen Abrissroboter die Aufgaben schnell und minimieren dabei die Belastung durch Chemikalien und Schutt.
Aushub. Bauroboter können graben. Sie sind in der Lage, Erde schnell zu bewegen oder Gräben für Versorgungsleitungen auszuheben. Dabei lassen sich die Grabungsarbeiten extrem präzise nach Maß ausführen.
Schweißen. Das Schweißen ist für viele Bauteams gleichzeitig eine Wissenschaft und eine Kunst. Schweißroboter replizieren strukturell solide Schweißnähte und gewährleisten zuverlässige Verbindungen – für rundum stabile Gebäude.
Materialtransport. Der Transport von Materialien von A nach B verbraucht auf jeder Baustelle Ressourcen. Roboter können schwere Materialien und Ausrüstungsgegenstände effizient anheben und transportieren. Sie verringern das Risiko für die Arbeiter und treten problemlos auch außerhalb der Hauptarbeitszeiten in Aktion.
Bauausführung. Druckroboter unterstützen die Baustellenvorbereitung, den Betonbau und das Bauen mit Fertigteilen. Ihr Einsatz verbessert die Bauausführung.
Präzise Vermessung und Standortvorbereitung
Architekten erstellen Gebäudemodelle, um die Konstruktionsweise großer Strukturen zu illustrieren. Diese dreidimensionalen Computermodelle sind optisch beeindruckend, eignen sich aber womöglich nicht für die Markierung des Baustellenbodens. Ist kein digitaler Prozess verfügbar, muss der Grundriss von Hand auf den Boden gezeichnet werden, um die Positionen von Wänden und sonstigen Einbauten zu verdeutlichen.
Mit Schnur, Maßband und Kreide versucht man, Stockwerk für Stockwerk eine präzise Abbildung des Computermodells zu schaffen. Dabei können schon kleinste Abweichungen von der digitalen Version zu Fehlern führen. Und je nach Ausmaß der Diskrepanz ist Nacharbeit erforderlich.
Autonome Druckroboter drucken den Grundriss direkt auf den Boden. Hierzu verwenden sie dieselben digitalen CAD-Dateien, die auch den dreidimensionalen Modellen zugrunde liegen. Ein Baustellen-Druckroboter wie HP SitePrint druckt anhand digitaler Details Linien, markiert Öffnungen und macht sichtbar, wo mechanische, elektrische und sanitäre Installationen liegen. Dank Textdruckfunktionen können Baustellen-Druckroboter zudem zahlreiche Informationen zu den Grundrissen hinzufügen. Der Text kann auch zur Klärung von Anweisungen dienen. Die präzisen Ergebnisse einer solchen Vorgehensweise minimieren die Fehler, die sonst durch ungenaue Messungen entstehen.
Herausforderungen und Einschränkungen
Roboter ermöglichen es der Branche, ihre Kosten zu senken, die Sicherheit der Mitarbeitenden zu stärken und für mehr Nachhaltigkeit zu sorgen. Aber natürlich ist Automatisierung auch mit ihren ganz eigenen Herausforderungen verbunden. Für viele Unternehmen sind die Beschaffungskosten ein erstes Hindernis. Allerdings sind automatisierte Lösungen eine Investition in die Zukunft.
Es geht nicht um eine Bewertung der heutigen Kosten, sondern um eine Berechnung der langfristigen Vorteile. Und es geht um die wirtschaftlichen Einbußen, die aufgrund von Baufehlern entstehen. Automatisierung sorgt für eine zuverlässigere Einhaltung von Zeitplänen.
Die Kosten der laufenden Instandhaltung und Erneuerung sind ebenfalls ein Faktor, den Bauunternehmen bei der Betrachtung der Lebenszykluskosten eines Bauroboters berücksichtigen müssen. Angesichts der Besonderheiten seines Betriebs werden Wartungs- und Reparaturarbeiten von den Herstellern oder speziellen Dienstleistern durchgeführt. Die meisten Roboter unterstützen den Remote-Zugriff. Dies verkürzt die Reparaturdauer und senkt die Kosten vor Ort.
Schulungen sind ebenfalls ein wichtiger Aspekt, da die meisten der heute beschäftigten Arbeiter wenig Erfahrung mit Robotern im Baugewerbe haben. Die Mitarbeitenden benötigen möglicherweise etwas Zeit, um sich mit ihrer Verwendung vertraut zu machen. Allerdings kann die Chance, mit modernen Technologien zu arbeiten, ein attraktives Argument für junge Bewerber sein.
Die Zukunft der Roboter im Baugewerbe
Auch wenn das Baugewerbe bislang langsam bei der Einführung der digitalen Transformation gewesen ist, zwingt die wirtschaftliche Situation seine Führungskräfte zum Umdenken. Denn innovative Technologien machen es deutlich einfacher, steigenden Kosten entgegenzuwirken, das Problem rückläufiger Mitarbeiterzahlen zu bewältigen und immer strenger werdende regulatorische Vorschriften in Sachen Umweltschutz zu erfüllen.
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