In drei Stunden: Roboter fertigen präzise, belastbare Betonteile

Eine Autobahnbrücke in einer Woche fertigstellen? Ein Haus in zwei Tagen? Das wäre denkbar, wenn die Bauteile so gefertigt würden wie zum Beispiel Autos. 

Eine Schalung zusammenstecken, Bewehrungsstahl hineinplatzieren und verbinden, flüssigen Beton einfüllen und ab in den Ofen damit. In nur drei Stunden erzeugt die weltweit einmalige Anlage CREATE - kurz für Concrete Robotics Engineering in Automation Technology - ein fertiges Betonbauteil. Es ist nicht nur durchgehärtet und voll belastbar, sondern auch präzise gefertigt und qualitätsgeprüft.

Dieser digital gesteuerte Workflow könnte den Bau revolutionieren, da sind sich alle einig, die bei der Einweihung des neuen Großgeräts am 15. Juli 2026 in der Versuchshalle KIBKON der Ruhr-Universität Bochum fasziniert den drei Industrierobotern bei der Arbeit zuschauen.

Die Idee stammt aus dem Jahr 2020, berichtet Prof. Dr. Peter Mark, Professor für Massivbau. „Wir wollten uns für den Bau die Fertigungsmethoden des Maschinenbaus abschauen und diese Theorie in die Praxis umsetzen“, erzählt er. Ein Antrag auf Großgeräteförderung bei der Deutschen Forschungsgemeinschaft war erfolgreich, und alle Beteiligten von den Forschenden über die RUB-Verwaltung bis zum Herstellerunternehmen BT Innovation mit großem Engagement dabei.

„Dass hier Bauwesen, Informatik, Robotik und Automatisierungstechnik zusammengehen, ist typisch für die RUB“, sagt Rektor Prof. Dr. Martin Paul. „Wir denken über Fächergrenzen hinweg und bringen wissenschaftliche Exzellenz zur industriellen Anwendung.“ Als ebenso vorbildlich hebt er hervor, dass verschiedene Arbeitsgruppen aus dem gesamten konstruktiven Ingenieurbau die neue Anlage gemeinsam nutzen werden. „Da ist das Bauingenieurwesen wirklich Trendsetter.“

Jeder der drei Roboter von CREATE verfügt über 13 Werkzeuge, mit denen sie zum Beispiel greifen, schweißen oder schrauben können. Das passende Werkzeug wählen sie selbst aus. 

Auf selbstfahrenden Flurfahrzeugen platzieren sie die Schalung, deren Form frei einstellbar ist, und versehen sie mit Stahlstäben als Bewehrung. Mittels Schweißen oder mit Drähten werden die Stäbe verbunden, dann die Form mit Beton gefüllt. Die Flurfahrzeuge bringen das Bauteil dann in den Ofen, wo es ausgehärtet wird.

„Im Grunde wie in einem Waffeleisen“, erklärt Peter Mark. Sämtliche Arbeitsschritte sind digital hinterlegt; per Augmented-Reality-Brille kann man den gesamten Prozess verfolgen.

Das Ganze beschleunigt die Erstellung von Bauwerken aus mehreren Gründen erheblich: „Auf einer herkömmlichen Baustelle wird jede Schalung von mehreren Arbeitern aus Holz gezimmert. Sie müssen die Bewehrung mit Drähten verbinden. Das alles ist mit viel Handarbeit verbunden, auch in Fertigbetonteilwerken“, berichtet Dr. David Sanio vom Lehrstuhl Massivbau.

Nach dem Einfüllen des flüssigen Betons dauert es drei bis fünf Tage, bis man ausschalen kann. Dann muss der Beton weiter aushärten, bis er nach 28 Tagen voll belastbar ist. „Personalmangel verlängert diese Prozesse weiter“, erklärt Sanio. „Das ist kein schöner Job, auf einer heißen Baustelle zu arbeiten.“

Digital gesteuerte Roboter hingegen können Tag und Nacht arbeiten und erzeugen zudem präzisere, standardisierte Bauteile, die nur im Submillimeterbereich voneinander abweichen. Die Erhärtung innerhalb von zwei Stunden im Ofen bei 80 Grad Celsius verkürzt den Bauprozess massiv.

Die neue Anlage soll helfen, die Prozesse im Labormaßstab zu optimieren. Sie steht auch für Kooperationsprojekte mit Industriepartnern zur Verfügung. Die Forschenden planen, sie auch für Aufgaben im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1683 Modular Reuse zu verwenden, wenn es zum Beispiel darum geht, wiederzuverwendende Betonbauteile zu bearbeiten.

Quelle: Ruhr-Universität Bochum (RUB), Fotos: Marquard / RUB