Messe Bauma – Messe München GmbH Autonome Baumaschinen als Entwicklungsziel

Mag es auch noch einige Hürden zu überwinden geben – die Entwicklung von autonomen Baumaschinen zählt bei den Herstellern wie auch den Forschungseinrichtungen zu den großen aktuellen Zielen. Dementsprechend dürfte sich das Thema auch in vielen Facetten auf der Bauma wiederfinden, die vom 24. bis 30. Oktober in München stattfindet.

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Autonom fahrende und arbeitende Maschinen gehören zu den Zukunftsvisionen der Baubranche. »Allerdings ist eine ›echte‹ Autonomie bei Baumaschinen in absehbarer Zeit kaum vorstellbar, da – anders als zum Beispiel im abgeschlossenen Arbeitsumfeld eines Steinbruchs oder Bergwerks – komplexe technische und sicherheitstechnische Herausforderungen existieren«, sagt Tim-Oliver Müller. Nach Einschätzung des Hauptgeschäftsführers des Hauptverbandes der Deutschen Bauindustrie deutlich realistischer und für die Bauwirtschaft greifbarer sind die Entwicklung und der Einsatz »intelligenter« Baumaschinen mit halbautomatisierten, automatisierten oder unterstützenden Funktionen – und dies bei ausgewählten Bauprozessen, beispielsweise im Erd-, Straßen- oder Spezialtiefbau. »Solche Lösungen haben das Potenzial für merkliche Effizienz- und Produktivitätssteigerungen«, unterstreicht Müller. So könnten sie den Maschinenführer oder die Maschinenführerin bei sich wiederholenden und ermüdenden Tätigkeiten entlasten. Intelligente Maschinen seien zudem unabhängiger von deren individuellen Fähigkeiten – in Zeiten des Fachkräftemangels ein nicht zu unterschätzender Vorteil, so der Branchenkenner. Eine Standortbestimmung auf dem Weg hin zu autonomen oder zumindest intelligenten Baumaschinen will die Bauma 2022 ermöglichen.

Grundlagenarbeit für die Baustelle der Zukunft

Um eine Teilautonomie auch auf komplexeren Baustellen zu ermöglichen, ist eine herstellerübergreifende Machine-to-Machine-Kommunikation essenziell. Die Voraussetzungen dafür will der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau (VDMA) zusammen mit dem Hauptverband der deutschen Bauindustrie (HDB) schaffen. Deshalb gründeten die Verbände auf der Bauma 2019 die Arbeitsgemeinschaft »Machines in Construction 4.0« (MiC 4.0). Damit die Prozesse auf den Baustellen in Zukunft digitaler, intelligenter und letztlich auch autonomer ablaufen können, müssen beispielsweise die Daten zu den Maschinenzuständen vereinheitlicht werden. Das beginnt schon bei der Information, ob eine Maschine an oder aus ist. Die in den vergangenen drei Jahren von MiC 4.0 erreichten Ergebnisse werden auf der Bauma in der Innovationshalle »LAB0« vorgestellt.

Cobots reduzieren die Prozesszeit

Maximilian Schöberl vom Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik der TU München rechnet damit, dass in zehn Jahren »Cobots« auf den Baustellen aktiv sein werden. Der Begriff ist die Verbindung der englischen Worte »Collaboration« und »Robot«. Er beschreibt Roboter, die für die direkte Zusammenarbeit mit dem Menschen konzipiert wurden. Für Entwicklungen in diese Richtung gingen Schöberl und ein Forschungs-Team des Lehrstuhls von einer üblichen funkferngesteuerten Rüttelplatte aus. Diese wurde mit entsprechenden Sensoren und Steuereinheiten »autonomiefähig« gemacht. Dann koppelten die Wissenschaftler die Maschine im Leader-Follower-Prinzip an einen Bagger: Der Bagger erstellte ein Planum, während ihm die Rüttelplatte selbsttätig folgte und dabei das Massengut verdichtete. »Im Ergebnis konnten durch die Kooperation Arbeitsschritte parallel geschaltet und die Prozesszeit im Idealfall halbiert werden«, berichtet Schöberl.


Sensorbestückte Laufroboter in der Inspektion

Können Roboter helfen, den Zustand von Bauwerken zu überwachen? Das ist eine der Fragen, mit denen sich Forscherinnen und Forscher vom Institut für Digitales und Autonomes Bauen der TU Hamburg beschäftigen. Dazu setzen sie den vierbeinigen Laufroboter I-Dog ein. Die Maschine von der Größe eines Pudels ist mit Sensoren zur Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Gebäudestrukturdaten ausgestattet. Zudem können sie Schwingungen aufnehmen und analysieren, über die Bauwerksschäden entdeckt werden können.

Für seine genaue Lokalisierung im Raum – eine der Schlüsselvoraussetzung von autonomen mobilen Systemen – nutzt der mechanische Spürhund die Light Detection and Ranging (LiDAR)-Technologie, die auf der Grundlage von Laserscans Rückschlüsse auf den eigenen Standort zulässt.

Die Hamburger Köhlbrandbrücke dient in einem Projekt als Referenzobjekt. In dem im Jahr 1974 in Betrieb genommenen Bauwerk sollen sich für Inspektionen mehrere I-Dogs bewegen. Sie sammeln dabei eigene Daten und übernehmen solche, die von intelligenten, in der Brücke verbauten Sensoren generiert werden. »Das Ziel sind Roboterflotten, die miteinander kommunizieren. Durch die Fusion der Sensordaten entsteht mit vergleichsweise geringem Aufwand ein umfassendes Bild des Bauwerkzustands, das wir dann – zum Beispiel für die Sanierungsplanung – in ein digitales Modell einpflegen können«, sagt Projektleiter Kay Smarsly. Mehr über den I-Dog und seine Einsatzmöglichkeiten erfährt man auch in der »LAB0«-Halle.    t