Roboter aus Stuttgart sollen das Bauen beschleunigen

Der Bedarf an Wohnraum wächst stetig, doch Arbeitskräfte auf dem Bau sind rar. Roboter sollen dabei helfen, das Bauen zu beschleunigen. Forscher des Instituts für Computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD) der Universität Stuttgart wollen entsprechende Roboter entwickeln.

Multi-Scalar Robotic Construction for Autonomous On-Site Assembly of Modular Timber Structures (Scalar) und Circular On-site Building with Robotic Assembly Swarms (Cobras) heißen die beiden Projekte, die beide im November dieses Jahres starten und auf drei Jahre angelegt sind.

Dabei werde „die Robotik nicht isoliert“ betrachtet, sagt ICD-Leiter Achim Menges. „Um das Bauwesen zukunftsfähig aufzustellen, denken wir Entwurf, Planung, Materialien, Bauteilfertigung, Baustelle und Robotik als Teil eines integrativen Gesamtkonzepts.“ Co-Design heißt dieser interdisziplinäre Ansatz, bei dem unter anderem Architekten, Ingenieure, Robotiker und Informatiker zusammenarbeiten.

Holzmodulbau wird effizienter

Im Projekt Scalar soll ein neues Holzbausystem entwickelt werden. Dabei sollen Bauteile in der Fabrik vorgefertigt und auf der Baustelle nur noch montiert werden. Das verkürzt die Bauzeit deutlich. Mit Scalar soll der Holzmodulbau noch effizienter werden.

„Wir entwickeln ein neues Holzbausystem mit universellen Anschlüssen und digitalen Planungsprozessen“, erläutert Nils Opgenorth, Forschungsgruppenleiter am ICD. „Passend dazu entsteht eine multiskalare Robotikplattform – eine Flotte autonomer Baumaschinen, die die Vor-Ort-Montage der Holzmodule eigenständig ausführt.“

Die Roboter sollen dabei arbeitsteilig vorgehen: Nachgerüstete Kräne sollen die Komponenten transportieren und grob positionieren. Mobile Roboter und Greifgeräte übernehmen dann die Feinarbeit. Die Arbeiten werden vor Ort von einem Steuerungssystem koordiniert. Dieses sorgt auch für die Sicherheit. Der gesamte Prozess wird vorab virtuell simuliert.

Roboter mit Schwarmintelligenz

Im Rahmen des Projekts Cobras wollen Forscher kleine Roboter entwickeln, die Raumfachwerke montieren. Die Roboter sollen dabei im Team zusammenarbeiten und sich mithilfe von Schwarmintelligenz dezentral koordinieren.

Raumfachwerke gelten als materialeffiziente Tragwerkssysteme, die wegen ihres modularen Aufbaus große Spannweiten bei geringem Materialeinsatz ermöglichen. Allerdings sei die Montage komplex und arbeitsintensiv, weshalb diese Konstruktionen nicht so häufig zum Einsatz kommen, sagt Samuel Leder, Forschungsgruppenleiter am ICD. „Unser Ziel ist es, diesen Prozess durch autonome Roboterschwärme grundlegend zu verändern.“

Die beiden Projekte werden mit jeweils vier Millionen Euro durch den Europäischen Innovationsrat gefördert. Der Wettbewerb um die Förderung sei groß. Es sei deshalb eine Auszeichnung, dass die Projekte hier erfolgreich seien, teilte die Universität Stuttgart mit.