Bauen 4.0: Digitalisierung am Bau

Die Digitalisierung ist längst auch in der Baubranche angekommen. Bauen soll in Zukunft digitaler, modularer und stärker automatisiert werden. Wir haben dazu zwei spannende Beispiele gefunden: das BIM-System (Building Information Modeling) von SAP und das NEST-Gebäude der Schweizer Einrichtungen EMPA und EAWAG, das von acht Professuren der ETH Zürich im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunktes Digitale Fabrikation betreut wird.

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Digital – vom Entwurf bis zum Bau

Hinter dem Schlagwort Bauen 4.0 steht die Idee einer geschlossenen, digitalen Kette, die sämtliche Schritte im Bauprozess verknüpft. Der Fachbegriff dafür ist „BIM“ – Building Information Modeling. Von der Entwicklung über die Planung und Bauausführung bis hin zur Verwaltung und Nutzung soll dieses Prinzip eine gemeinsame Basis für alle Projektbeteiligten bereitstellen. So soll in Zukunft schneller, kostengünstiger und mit weniger Fehlern gebaut werden.

BIM-Softwarelösung von SAP

SAP möchte mit ihrem Business-Netzwerk eine Software-Lösung für BIM anbieten. Sie soll einen Überblick über alle Maschinen bei der Arbeit und eine Zusammenfassung der anstehenden Aufgaben geben.

DIe BIM-Software von SAP gibt einen Überblick über alle Maschinen und die anstehenden Aufgaben.
DIe BIM-Software von SAP gibt einen Überblick über alle Maschinen und die anstehenden Aufgaben.

Mit Hilfe von Sensordaten und durch Kombination mit dem Internet of Things werden Vorhersagen über mögliche Verzögerungen oder anstehende Wartungen möglich. Predictive Mainteance ist hier ein wichtiges Stichwort. So können nicht nur Kosten und Zeit gespart werden, sondern es wird auch die vorausschauende und präventive Planung des gesamten Bauprozesses erleichtert.

Wie Roboter in Zukunft den Fabrication Gap schließen

Nicht nur in Sachen Software hat sich bei der Digitalisierung am Bau einiges getan. Auch bei der Hardware gehen etwa die Forscher am NCCR für Digitale Fabrikation davon aus, dass Roboter in Zukunft den „Fabrication Gap“ im Baubereich schließen können. Roboter sollen also den Graben zwischen Entwurf und Realität, zwischen Plan und Umsetzbarkeit zuschütten. Der Architekt plant, was umsetzbar ist. Der Roboter baut, was geplant ist.

Markus Giftthaler, Forscher am NCCR für Digitale Fabrikation und PHD-Student an der ETH Zürich, spricht in diesem Zusammenhang von agiler Robotik: „Agile Robotik ist eigentlich die Robotik, die das klassische Setting wie wir es aus der Industrierobotik kennen verlässt und selbst mobil draußen unterwegs ist. Für die Baustelle ist es vor allem wichtig, dass wir mobile und agile Roboter haben. Denn Baustellen sind an sich sehr unstrukturiert und können sich sehr schnell dynamisch verändern. Deshalb müssen wir in der Lage sein, schnell auf Unsicherheiten zu reagieren – und die Roboter müssen natürlich diese Fähigkeiten auch mitbringen.“

Der „In Situ Fabricator“

Der Begriff NEST steht für „Next Evolution in Sustainable Building Technologies“. Die EMPA (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) und die EAWAG ( Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) der ETH Zürich haben im Schweizer Ort Dübendorf ein „NEST-Gebäude“ errichtet. Hier bauen seit Mai 2017 acht Professuren der ETH Zürich im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunktes Digitale Fabrikation gemeinsam mit Wirtschaftspartnern das dreigeschossige DFAB HOUSE. (DFAB = Digitale Fabrikation).

Der „In-Situ-Fabricator" ist ein speziell für den Baueinsatz konzipierter Roboter.
Der „In-Situ-Fabricator“ ist ein speziell für den Baueinsatz konzipierter Roboter.

Es handelt sich um das weltweit erste Haus, das weitgehend mit digitalen Prozessen entworfen, geplant und auch gebaut wird. Dabei wird auch der „In Situ Fabricator“ eingesetzt – ein Roboter, der speziell für den Baustelleneinsatz konzipiert wurde. Er ist nicht nur wasser-und staubdicht, sondern kann auch drei bis vier Stunden autonom arbeiten. Der Roboter wurde dafür entwickelte, komplexe Strukturen aus Stahl und Beton zu errichten.

„Der Roboter baut ein Metallgitter direkt an der Baustelle. Das kann gleichzeitig eine Bewehrung und eine Schalung für eine Wand sein. Es ist ein Gitter, das mit einem Spezialbeton ausgegossen wird, der von seinen Eigenschaften erlaubt, dass der Beton durch die Innenseite des Gitters durchfließt. Durch die Außenwände kann er nicht durchfließen. So sparen wir letztendlich die Schalung ein und erhalten somit auch einen nachhaltigen Vorteil“, erklärt uns Markus Giftthaler vom NCCR.

Erste Erkenntnisse

Beide Beispiele geben einen wirklich spannenden Einblick ins Bauen 4.0. Nicht nur dass alle Aspekte des Planens und Bauens, die bislang unabhängig voneinander gemanagt wurden, in Zukunft miteinander vernetzt werden sollen. Auch technische Entwicklungen wie beispielsweise Bauroboter oder 3D-Drucker werden laut Experten immer weiter an Bedeutung gewinnen. Der Bauwirtschaft steht also eine spannende, digitale Zukunft bevor.

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