Die Kalksandsteinindustrie hat gemeinsam mit ihren Partnern von der Universität Duisburg-Essen und dem Institut für Angewandte Bauforschung Weimar seit 2019 das Forschungsprojekt zur „Entwicklung von Seilrobotern für die Erstellung von Kalksandstein-Mauerwerk auf der Baustelle“ durchgeführt. Das Ergebnis: Ein neu entwickelter Seilroboter, der künftig über mehrere Stockwerke umfangreiche Maurerarbeiten autark erledigen kann. Diese völlig neue Lösung wurde am 13. Juni 2022 auf dem INNOVATIONSFORUM der Kalksandsteinindustrie gemeinsam mit den Projektpartnern der Universität Duisburg-Essen und des Instituts für Angewandte Bauforschung Weimar im Duisburger Hafen vorgestellt.

„Aktuell weist der Mauerwerksbau in Deutschland einen eher geringen Automatisierungsgrad bei Baustellenprozessen auf. Zwar werden innerhalb weniger Pilotprojekte schon programmgesteuerte mobile Roboter eingesetzt, die auf Bodenplatten oder Geschossdecken Mauerwerk fertigen können, jedoch sind diese Systeme auf das reine Mauern beschränkt und müssen aufwändig zwischen Geschossen eines Bauwerks transportiert und neu eingerichtet werden. Viele Arbeiten können zudem nur manuell durchgeführt werden. Das wollen wir mit unserem neu entwickelten Seilroboter ändern“, eröffnete Jan Dietrich Radmacher, Vorstandsvorsitzender beim Bundesverband Kalksandsteinindustrie e.V. (BV KSI), die Veranstaltung. „Dieser Seilroboter wird eindrucksvoll belegen, welche Bedeutung die Einführung der Seilrobotertechnologie im Bauwesen haben kann. Die Kalksandsteinindustrie ist auf diesem Gebiet einer der Vorreiter in Deutschland. Der Bereich der Bauautomatisierung bietet enorme Potenziale, die wir dringend nutzen sollten“, appellierte Mechthild Heil, CDU-Bundestagsabgeordnete und bis 2021 Vorsitzende des Bauausschusses des Deutschen Bundestags in ihrem Grußwort.

Von der Idee bis zur Umsetzung – einen Einblick in die dreijährigen interdisziplinären Forschungsarbeiten gewährten zu Beginn des INNOVATIONSFORUMS Prof. Dr.-Ing. Tobias Bruckmann, der das Forschungsthema koordiniert, sowie der Leiter des Lehrstuhls für Mechatronik der Universität Duisburg-Essen, Prof. Dr.-Ing. Dieter Schramm. „Damit unser Roboter auf der Baustelle auch wirklich sinnvoll und wirtschaftlich eingesetzt werden kann, muss der gesamte Baustellenprozess durchgängig digitalisiert und konsistent sein: Von der Organisation über die Planung bis hin zum eigentlichen Arbeiten auf der Baustelle. Wenn dies der Bauwirtschaft gelingt, können durch den Einsatz von Robotern Kosten dauerhaft reduziert und die Produktivität konsequent gesteigert werden“, betonte Professor Dr.-Ing. Tobias Bruckmann. „Der Einsatz von Seilrobotern hat noch weitere Vorteile. Der Seilroboter kann in extrem großen Arbeitsräumen arbeiten und benötigt selbst nur wenig Platz. In kürzester Zeit können große Bauvolumina – auch bei komplexen Geometrien – errichtet werden“, ergänzte Professor Dr.-Ing. Dieter Schramm.

Davon konnten sich rund 80 Teilnehmer bei der anschließenden Präsentation des Seilroboters überzeugen. Ein an Stahlrahmen und Seilen befestigter Roboter schwebte über dem künftigen Gebäude dreidimensional hin und her, holte selbstständig Kalksandsteine vom Lagerplatz, legte sich präzise den benötigten Mörtel vor und versetzte die Steine vollautomatisch. Und der neue Roboter kann noch mehr: Steine in unterschiedlichen Formaten versetzen, Stürze einziehen und die automatische Bemörtelung übernehmen. Grundlage ist ein digitaler Plan, das sogenannte BIM-Modell (Building Information Modeling). Dessen digitale Daten werden an den Roboter geschickt.

Prof. Dr. Eric Brehm von der Fakultät für Architektur und Bauwesen und dem Institut für Angewandte Forschung der Hochschule Karlsruhe führte im zweiten Teil des KALKSANDSTEIN-INNOVATIONTAGES 2022 in der nahegelegenen Haniel-Akademie in seinem Impulsvortrag durch den „Roboter-Praxischeck“ und erläuterte die verschiedenen Herausforderungen bei der Automatisierung im Mauerwerksbau.

Nach einem allgemeinen Blick auf den Entwicklungsstand und aktuelle Anwendungsbereiche der Robotertechnologie in der Industrie und im privaten Bereich, stellte Herr Prof. Dr. Brehm Ansätze zur Weiterentwicklung verschiedener Arten von Robotern für die automatisierte Erstellung von Kalksandsteinmauerwerk vor. Neben dem Seilroboter befinden sich hier in verschiedenen Projekten unter anderem Systeme mit Knickarmroboter auf autonom fahrenden Plattformen in der Entwicklung. Herr Prof. Dr. Brehm stellte heraus, dass immer mehr Bauunternehmen und Bauträger den Einsatz von Robotern im Bauwesen als eine Lösung betrachten, mit der den steigenden Lohnkosten und dem wachsenden Fachkräftemangel begegnet werden kann.

Prof. Dr.-Ing. Markus König, vom Lehrstuhl für Informatik im Bauwesen von der Ruhr-Universität Bochum, machte in seinem abschließenden Vortrag „Beyond BIM – Aktuelle Entwicklungen zur Digitalisierung des Bauwesens“ noch einmal deutlich, dass zukünftig neue Anforderungen, neue Berufe und Berufsstrukturen entstehen werden, um mit der Digitalisierung des Bauprozesses Schritt halten zu können. Herr Prof. Dr.-Ing. König erläuterte, dass in diesem Kontext der Einsatz Künstlicher Intelligenz (KI) eine wesentliche Grundlage darstellt, um zukünftig nicht nur den Planungsprozess, sondern den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes zu digitalisieren. Dieser Prozess beginnt bereits bei der Produktion der Baustoffe, geht über die Planung, Errichtung und Nutzung des Gebäudes und endet schließlich mit dessen Rückbau und der Wiederverwendung bzw. dem Recycling der verbauten Baustoffe. Herr Prof. Dr.-Ing. König erläuterte, dass mit diesem stattfindenden Wandel sich aktuell eine Reihe Daten-getriebener Dienstleistungen entwickeln, aus denen zukünftig völlig neue Geschäftsfelder entstehen werden.

„Unser Innovationsforum war ein voller Erfolg! Alle Teilnehmer haben heute viele neue Informationen und wertvollen Erkenntnissen erhalten. Es wurde deutlich, dass die fortschreitende Digitalisierung und Automatisierung einen erheblichen Wandel in der Bauwirtschaft bewirken werden. Viele kleinere Bauunternehmen werden sich spezialisieren und neue Geschäftsmodelle entstehen: beispielsweise die Vermietung von Robotern oder ein Wiedereinstieg der Hersteller in das Baugeschäft, indem sie zum Beispiel die Roboter und die vorkonfektionierten Steine zusammen liefern. Auch der Faktor „Mensch“ wird eine entscheidende Rolle spielen. Wir blicken daher sehr gespannt in Richtung Zukunft. Unsere Aufgabe als Bundesverband ist es, alle unsere Mitgliedsunternehmen bei der digitalen Transformation nachhaltig zu unterstützen. Die Forschungsvereinigung Kalk-Sand e.V., welche für die Grundlagenforschung der gesamten Industrie verantwortlich ist, und die Ausschüsse unseres Verbandes stehen dabei jederzeit mit praktischen Informationen und Handlungsempfehlungen zur Seite“, resümierte Frederic Dörlitz, stellvertretender Vorstandsvorsitzender beim Bundesverband Kalksandsteinindustrie e.V., am Ende der Veranstaltung.