Teamwork zwischen Mensch und Maschine: Mit Robotern klimaoptimiert bauen

Wenn TUM-Forscherin Julia Fleckenstein zusammen mit Lehrlingen der Bauinnung München Ebersberg eine Wand hochzieht, ist ein Roboter ständig dabei. Anders ließe sich die äußere Schicht der Ziegelwand gar nicht bauen. Denn von 1.700 Steinen, die dort angebracht sind, sitzen mehr als 200 nicht exakt übereinander. 

„Sie drehen sich mit unterschiedlichem Winkel aus der Wand“, sagt die Architektin der Professur für Digitale Fabrikation der TUM. 

Der Grund dafür liegt darin, dass diese Wand klimaoptimiert ist. Ein digitaler Design-Konfigurator weiß, wie verschattet oder sonnig der Ort ist, an dem die Wand eines Hauses gebaut werden soll und berechnet daraus die exakte klimaoptimale Stellung einzelner Ziegel.

Der Roboter hat den digitalen Zwilling der Wand gespeichert. Die Logik der Roboter-Montage ist also direkt in den Konstruktionsprozess integriert. „Der Roboter ist wie ein neuer Kollege“, meint Fleckenstein. Der Roboterarm ist mit einem Greifer ausgestattet und auf einer mobilen Basis montiert, die bei Bedarf nach links und rechts fahren kann. So erreicht er jede beliebige Stelle an der etwa 4 mal 2,50 Meter großen Wand.

Der Roboter wurde an der TUM dafür entwickelt, im Team mit Menschen direkt auf Baustellen zu arbeiten. „Es ist sinnvoll, so zu bauen“, sagt Markus Bruckner, Ausbilder für Maurer und Stuckateure bei der Bauinnung: „Der Roboter bringt die Präzision, wo Menschen an ihre Grenzen stoßen.“ Anstatt Handwerkinnen und Handwerker zu ersetzen, ergänzt er deren Fähigkeiten. Drei von Bruckners Auszubildenden haben an der Wand mitgearbeitet.

„Das war zu Beginn sehr gewöhnungsbedürftig, wenn plötzlich ein Roboterarm mitarbeitet“, sagt Maurerlehrling Dragan Stanojevic, der nächstes Jahr seine Ausbildung abschließen wird: „Inzwischen kann ich mir das sehr gut vorstellen.“

Hinter dem von der Bayerischen Transformations- und Forschungsstiftung “Climate Active Envelopes” geförderten Projekt steht auch der Gedanke, einfacher zu bauen, etwa ausschließlich mit Ziegeln. Statt komplexer Wandaufbauten mit verschiedenen Materialien setzen die Auszubildenden nur Ziegel in mehreren Lagen hintereinander. 

"Vier Köpfe tief“ sei die Mauer nun, erläutert Bruckner - insgesamt 55 Zentimeter. Das sind 20 bis 25 Zentimeter mehr als üblich. 

„Außen kommen witterungsbeständige Klinker oder imprägnierte Ziegel zum Einsatz, innen sollten es Dämmziegel sein, hier vorerst mit Lochziegeln angedeutet“, so Fleckenstein. Maurermeister und Bautechniker Bruckner ergänzt: „Ziegel erlauben eine einfache und nachhaltige Bauweise – und mit monomateriellen Konstruktionen denken wir auch an einen leichteren Rückbau und die Wiederverwendbarkeit.“

„Der Workshop macht deutlich: Kollaborative Robotik bedeutet nicht den Ersatz von Handwerk, sondern dessen gezielte Erweiterung“, sagt die Professorin für Digitale Fabrikation der TUM, Kathrin Dörfer, die den Workshop zusammen mit der Obermeisterin Laura Lammel von der Bauinnung München-Ebersberg initiiert hat: „Gerade das Zusammenspiel von digitaler Planung, robotischer Ausführung und handwerklicher Finesse schafft neue Möglichkeiten im Bauprozess.“

Für die Auszubildenden eröffnet sich damit eine Perspektive auf ein zukunftsfähiges Handwerk, das durch neue Technologien nicht verdrängt, sondern gestärkt wird.

„Wir haben die Chance, die nächste Generation des Bauens als Teamwork zwischen Mensch und Maschine zu verstehen, mit mehr Gestaltungsspielraum, höherer Präzision und dem Potenzial, nachhaltig und klimaangepasst zu bauen. Die Baustelle der Zukunft ist kein Ort des Entweder-Oder, sondern ein Ort des Miteinanders – von digitalen Werkzeugen und menschlichem Wissen und Fertigkeiten“, so Prof. Kathrin Dörfler weiter.

Weitere Informationen

Forschungsprojekt Climate Active Envelopes

Quelle: TU München, Fotos: TUM, Andreas Schmitz / TUM, TUM, Andreas Schmitz / TUM, TUM, Juli Eberle / TUM, TUM