Aktion BauZukunft:
Lösungen zur Wohnungbau- und Infrastrukturkrise durch Automatisierung und Baurobotik
Die Bundesbauministerin sprach vom Bauturbo und TTT Tempo, Technik, Toleranz…
Was ist unter einer automatisierten/roboterisierten Baustelle zu verstehen ist und welche Vorteile bietet sie für die am Bau Beteiligten Akteure?
Die ersten automatisierten Vorfertigungsbetriebe für den Wohnungsbau liefen seit 1970. Die ersten Bauroboter wurden 1978 von der Baufirma Shimizu entwickelt. Der Prototyp der ersten automatisierten Hochbaustelle lief 1988 auf dem Forschungsgelände der Baufirma Shimizu im Stadtteil Etchujima im Tokio. Darauf basierend lief die erste Hochbaustelle der Fa. Shimizu eines 20 stöckigen Bankgebäudes in Nagoya im Jahre 1992/3. (Foto) Auf einer automatisierten Hochbaustelle werden 20 bis 30 einzelne Bauroboter für die Logistik, Montage, Bearbeitung von Bauprozessen eingesetzt. Die erste automatisierte Tiefbaustelle lief in einer der 2 Röhren des Kawasaki-Kisarazu Tunnel-Brückensystems in der Bucht von Tokio Mitte der 1990 er Jahre. Hierzu wurden Tunnelsegmente in einem automatischen Betonsegmentfertigungswerk überirdisch vorgefertigt, von vertikalen und horizontalen Transportsystemen automatisch zum Schildvortrieb gebracht, wo sie von einem Segmentmontageroboter zur Tunnelwand montiert wurden. Vorteile für die Bauindustrie bestehen darin, dass auf Grund der konstanten Ausführungsqualität keine teuren Nacharbeiten erforderlich werden. Für die Auftraggeber besteht der Vorteil in der Termin- und Kostensicherheit. Für die Investoren besteht der Vorteil in einer zeitnahen Rendite. Suf der BAUMA 2025 wurden bereits Bauroboter ab ca 15000.- von TU München Start Ups wie z.B. Novaspraytech etc. vorgestellt
● Wo gab es bereits automatisierte/roboterisierte Baustellen?
Am besten sind Wiederholvorgänge für die Automatisierung geeignet: Tunnelbau, Strassenbau, Brückenbau, Erdbau, (Foto) Staudammbau etc. und Hochhausbau. Im Tunnelbau z.B. kommt man fast an die 100% ran, siehe Beispiele der Firma Herrenknecht. Im Hochhausbau schwankt es je nach System zwischen 30 und 70%. Die automatisierten Hochbaustellen liefen seit 1992/3 in Nagoya, die ersten automatisierten Tunnelbaustellen seit der ersten Hälfte der 1990 er Jahre zwischen Kawasaki und Kisarazu und die ersten Erdbewegungsbauroboterflotten arbeiten seit 2015 in Gokayama, Oita, Goishiwara und Naruse mit bis zu 20/30 autonomen Baumaschinen.
● Gehen automatisierte/roboterisierte Baustellen automatisch mit Baurobotern, Schwerlastdrohnen etc. einher?
Für automatisierte Baustellen benötigt man spezielle Bauroboterkinematiken (Foto), die sich von Industrierobotern unterscheiden. Es gibt bereits automatisierte Baumaschinen wie Bagger, Schwarzdeckeneinbaumaschinen, Fräsmaschinen, LKW s, Gleitschalungsmaschinen etc.
Im Falle von baustellengerechten Drohnen bzw Mutterschiffträger würde ich Fluggeräte mit längerer Flugzeit und/oder höherer Nutzlast entwickeln.
● Was ist die interessanteste oder effektivste Automatisierung auf der Baustelle?
Es ist die Automatisierung von repetitiven Vorgängen und/mit der höchsten Wertschöpfung in der kürzesten Ausführungszeit (Zeit ist Geld!), z.B. Leitungsstränge, Sanitärzellen, TGA Räume, Fassaden etc. , da man hier die Vorteile der automatischen Vorfertigung mit der JiT Just in Time Logistik und Baustellenmontage mit Baurobotern in einer automatisierten Hochbaustelle verbinden kann. Da der Großteil der Bauarbeiten im Bestand und der Sanierung stattfinden, ist die energieeffiziente Fassadensanierung mit speziellen Baurobotern wie Seilzugroboterkostengünstig(Foto) realisierbar. (EU Projekte BERTIM, Hephaestus (Foto), ENSNARE)
● Welche Automatisierung kann man am einfachsten implementieren bzw. Bei welcher Automatisierung sieht man am schnellsten Ergebnisse/Erfolge?
Telebaurobotik bzw kollaborative-Bau-Robotik (Mensch-Maschine) von Bauabläufen mit Wiederholvorgängen im Allgemeinen, Bauabläufe im Gefahrenbereich, Bauabläufe mit Höhenzugangstechnik etc.
● Wie lange dauert es, Automatisierung im eigenen Unternehmen zu implementieren und sind besondere Change Management Prozesse zu beachten, wenn man Roboter, Drohnen und co. einsetzt?
Mitarbeiterschulung ca 2 Jahre am besten eine firmeninterne Testbaustelle einrichten. Alle Abläufe von hinten her aufrollen und dann entsprechend baurobotergerecht vorbereiten und ausführen/implementieren. Alle Abläufe müßen penibelst geplant werden. Die Arbeitsvorbereitung dauert viel länger. Man darf niemals baubegleitend planen und ausführen. (Siehe Band 1 „Robot Oriented Design“ der fünfbändigen „Construction Robotics“ Buchreihe erschienen bei Cambridge University Press). Am besten wenn Planer und Architekten im Unternehmen „bauroboter-ausführungsgerecht“ planen.
● Weiterhin sprach die Bundesbauministerin bei Markus Lanz von: „…lasst die Bagger rollen…“. Welche Bauroboter statt Baggern sollen wir besser rollen lassen, da bisher die Produktivität um ca 23% abgenommen hat und selbst die Baukostensenkungskommissionen wenig erreichen konnten, im Gegenteil Bauen wurde immer teurer, und ineffizienter. Welche Beispiele für potentielle automatisierte Baustellen können Sie nennen, und wie haben sie zur Verbesserung der Nachhaltigkeit und Effizienz beigetragen?
Eisenbahnschwellenbaustellen. Strassenbaustellen, Tunnelbaustellen, Brückenbaustellen. Kanalsanierungsbaustellen. Abbruchbaustellen ohne Abrißbirne, sondern geordneter Rückbau mit bis 93% Recyclingrate (Foto). Rohbaumontageroboter, Ausbauroboter (Anstrichroboter NOVASPRAYTECH), Logistikroboter und Gerüstbauroboter (KEWAZO), HILTI Bohrroboter, PERI Gerüstbau, DOKA Schalungsbauroboter , Fliesenlegeroboter (Partnerrobotics) etc.
● Wie erfolgt die Integration von Baurobotern in die bestehenden Bauprojekte, und welche Schulungen sind für Bauarbeiter erforderlich, um diese Technologien zu nutzen?
Vor der Einbindung von Baurobotern in laufende bzw bestehende Bauprojekte ist 100% Planungssicherheit, Sauberkeit und klare Definition des Arbeitsbereichs und -gebiets wichtige Voraussetzung für baurobotergerechte Bauabläufe. Am effektivsten sind reine Bauroboterabläufe in ausschliesslich dafür vorgesehenen Bauarbeitsbereichen. Man kann das mit unserem Strassenverhehrssystem vergleichen: da wo Fussgänger, Radfahrer, PKW, LKW etc. sind den Verhersraum / Strasse teilen, passieren die meisten Unfälle. Am sichersten und schnellsten sind Autobahnen.
● Welche Hürden sehen Sie, die das Baugewerbe ansprechen, wenn es um das Thema geht?
Bauroboter erfordern nicht nur ein Change Management der Bauunternehmungskultur sondern auch Mitarbeiterschulung und verursachen zunächst anfangs höhere Maschinen- und Programmierkosten als konventionelle Baumaschinen. In Zukunft wird es spezialisierte Baufirmen geben, die ihre Dienstleistungen in kürzestzer Ausführungszeit mit Baurobotern am Markt anbieten werden, analog wie bereits üblich bei TGA- (Foto) und Fassadenmontagebetrieben etc. Die Bundesregierung müßte das Baugewerbe mit Investitiuonszulöagen für die Automatisierung und Roboterisierung unterstützen bzw. langfristige Auftragsgarantien übernehmen.
● Welche Sicherheitsaspekte sind bei der Verwendung von Baurobotern auf Baustellen zu beachten?
Sobald Bauarbeiter mit kollaborativen Baurobotern im selben Arbeitsbereich arbeiten, sind Sicherheitsvorkehrungen umfangreich, daher empfehle ich den Einsatz von Baurobotern im abgegrenzten Bereich, um die Vorteile der Bauroboterproduktivität and konstanten Bauausführungsqualität zu nutzen. Auf den mir seit 1978 bekannten Baustellen, wo Bauroboter eingesetzt wurden, sind mir keine Unfälle bekannt.
● Welche Auswirkungen hat der Einsatz von Baurobotern auf den Arbeitsmarkt in dem Baugewerbe, insbesondere in Bezug auf die Arbeitskräfte und die erforderlichen Qualifikationen?
Der Arbeitsmarkt am Bau wird durch den Einsatz von Baurobotern attraktiver für Jugendliche und somit kann der Facharbeitskräftemangel reduziert werden. Die Baufirmen, die mit speziell für Bauroboter ausgebildeten Facharbeitern arbeiten, werden wettbewerbsfähiger gegenüber Konkurrenz. Es entstehen neue und gleichzeitig attraktive Berufsbilder. An den Berufsschulen entstehen neue Ausbildungsbereiche und somit wird der Baumarkt erweitert.
● Wie fördern staatliche Vorschriften und Gesetze die sichere und verantwortungsvolle Nutzung von kostengünstigen Baurobotern in dem Baugewerbe?
Die gegenwärtigen LBO s, VDI Richtlinien, DIN Vorschriften, VOB s, Ausschreibungen etc. sind auf das konventionelle Bauen ausgerichtet. Es bedarf neuer baurobotergerechter Vorschriften und Gesetzen. Ebenso für die Finanzierung/Investition/Abschreibung des neuartigen Baurobotermaschinenparks.
Wann gibt es endlich „Zeitenwende“?
● Können Sie uns einen Ausblick darauf geben, wie sich automatisierte Baustellen und Bauroboter für das Baugewerbe und deren Kunden bis 2035 entwickeln werden?
Zunächst werden vorwiegend automatisierte Vorfertigungsbetriebe für Betonfertigteile, Holztafelelemente, Mauertafeln für Wand, Decke, Dach und innerbetriebliche Logistik und Bereitstellung für Baustelleneinrichtung etc. eingerichtet, um die Wohnungsnot für erschwinglichen Wohnraum zeitnah zu lindern , ca 5000000 Wohnungen für die derzeitigen Wohnungslosen/-suchenden fertigzustellen und Infrastruktur wie Brücken, Strassen, Kanalsystem, Eisenbahn schnellstmöglich zu sanieren und neue Güterzugtrassen , Schnellzugtrassen für ICE, Magnetschwebebahn EU weit zu bauen.
Desweiteren verfassen wir rationalisierungsgerechte Vorschriften, Normen, Gesetze (neue rationalisierungsgerechte DIN Normen, VDI Richtlinien, VOB, LBO s, Ausschreibungs- und Vergabewesen, HOAI, Ausführungsvorlagepflicht ersetzt Planvorlagerecht der Architekten, Finanzierungsmodelle etc.) um dann bis 2030 eine Vollautomatisierung der Vorfertigung und Baurobotereinsatz vor Ort zu erreichen. Damit werden Bauberufe attraktiv für junge Leute, es gibt keinen Facharbeitskräftemangel, keine Nacharbeiten und Mängelbeseitigung nötig, keine Kosten- und Terminüberschreitungen. Ab 2035 ermöglichen die Automatisierungs- und Roboterisierungstechnologien durch die schnellere Verfügbarkeit von Bauprojekten und deren unmittelbaren Nutzwert auf Grund verzehnfachter Verkürzung der Ausführungszeiten mehr Investitionen in Bauvorhaben (jeder 2. Euro in EU wird in gebaute Umwelt und Infrastruktur investiert: z.B. Häuser in einem halben Tag bezugsfertig zu errichtet, Brücken – Strassen- Eisenbahnen über Nacht zwischen 23 Uhr und 5 Uhr morgens saniert bzw. in 1-3 Monaten neu gebaut u.s.w.) Durch ROD (Robot Oriented Design) können Gebäude wieder systematisch sortenrein ohne Abrissbirne zurückgebaut werden, Bauteile repariert und wiederverwendet werden,und somit das nachhaltige und zirkuläre Bauen und Sanieren kostengünstig ermöglicht. Dabei muß die Erschwinglichkeit und die Finanzierbarkeit der
Immoblie, Wohnung etc. der Ausgangspunklt der Bauprozess- und Bauproduktentwicklung sein. Z.B. 5 bis 15% des Nettomonatseinkommens bei niedrigen Einkommen und bis zu 35% bei höheren Einkommen. Die endgültige Baueingabeplanung erfolgt in Zukunft am Ende um somit Ausführbait und Finanzierbarkeit zuz garantieren.
Neue Wege aus der Baukrise
Deutschland steht im Jahr 2025 vor einer seiner tiefgreifendsten wirtschaftlichen Herausforderungen: der anhaltenden Baukrise. Was sich schon in den Vorjahren abzeichnete, hat sich nun zu einem Flächenbrand entwickelt – mit dramatischen Folgen für Wohnungsbau, Infrastrukturprojekte und den sozialen Zusammenhalt. Bauunternehmen bremsen Investitionen, Projekte werden gestrichen, Mieter suchen vergeblich nach bezahlbarem Wohnraum. Die Krise ist nicht länger ein Problem einzelner Branchen – sie ist ein gesamtgesellschaftliches Thema geworden.
Chancen für die Bauwirtschaft
Die Baubranche durchlebt derzeit eine ungewöhnlich Krise, die viele Unternehmen mit Sorgen und Unsicherheit erfüllt. Die Ursachen sind vielfältig: Angefangen bei einer schwächelnden Konjunktur bis hin zu politischen Unsicherheiten. Unternehmen stehen vor der Herausforderung, Aufträge zu erfüllen und gleichzeitig die Zukunft ihrer Mitarbeitenden zu sichern. In dieser Zeit der Krise möchte das Baugewerbe Magazin die Stimme der Bauunternehmen stärken und hat die Aktion BauZukunft ins Leben gerufen. Ziel dieser Initiative ist es, den Unternehmen ein Forum zu bieten, um ihre Wünsche und Forderungen an Politik und Gesellschaft zu kommunizieren.
Die Zukunft der Baubranche: Elektrische Antriebe und innovative Lösungen
Alternative Antriebe sind nur eine Initiative der Baubranche, trotz Krise neue Wege für eine nachhaltige Zukunft zu finden. Elektro-Motoren, Wasserstoffmotoren und Hybridantriebe werden immer mehr entwickelt, um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu reduzieren und CO2-Neutralität zu erreichen. Doch damit stößt der Innovationsgeist der Branche noch lange nicht am Ende.
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