Im Zentrum des dreijährigen Projektes, an dem neben mehr als 20 Partnern auch die TU Dresden beteiligt ist, steht die Weiterentwicklung bisheriger Baumaschinen, sodass diese ihre Arbeitsaufgaben automatisiert oder teilautomatisiert ausführen können. Die Wissenschaftler der TU Dresden konzentrieren sich dabei vor allem auf Erdbewegungsmaschinen wie beispielsweise hydraulische Bagger. „Die große Herausforderung besteht darin, manuell steuerbare Baumaschinen geschickt durch zusätzliche elektronische Ansteuerungen zu erweitern“, erklärt Prof. Jürgen Weber, Koordinator des Verbundprojektes und Direktor des Institutes für Mechatronischen Maschinenbau an der TU Dresden.
Vernetzte Baustelle erst durch 5G möglich
Bis Bagger, Radlader und Ladekran irgendwann einmal vollkommen selbstständig ihre Arbeit verrichten, ist noch viel Entwicklungsarbeit notwendig. Einen Schritt in diese Richtung stellen digitale Assistenzsysteme dar. Eine VR-Brille kann dem Baggerfahrer zum Beispiel einen Blick ins Erdreich der Baustelle und damit auch auf mögliche Versorgungsleitungen gewähren. Intelligente Steuerkonsolen können den Radladerfahrer zum korrekten Erdhaufen navigieren und anzeigen, wie viel Material er dort umschlagen soll.
Hierfür muss eine digitale Baustellenlogistik aufgebaut werden, die immer genau weiß, welches Material oder Werkzeug an welchem Ort ist und zu welcher Zeit wo gebraucht wird. „Ein komplett vernetzter Radlader sendet live das Gewicht seines Schaufelinhaltes an eine Baustellen-Cloud. Die digitale Baustelle überwacht den Ladeprozess und warnt den Maschinenführer rechtzeitig, bevor die erlaubte Achslast des Lasters überschritten wird“, erläutert Weber.
Die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine, Maschinen untereinander sowie Maschinen mit der Cloud kann nur mit einer vollumfänglichen Vernetzung und kabellosen Kommunikation funktionieren. Daher entwickeln die Dresdner Ingenieure ein Connectivity-Modul und eine Baustellen-Cloud. Letztere übernimmt rechenintensive Prozesse und die Datenverwaltung, während das Modul dafür sorgt, dass die Planungsdaten zur Maschine gelangen.
„Eine schnelle, stabile und kabellose Datenübertragung ist die Grundvoraussetzung für die digitalisierte Baustelle“, verdeutlicht Weber. Erst die 5G-Technologie ermögliche eine Echtzeitkommunikation, mit der alle Bauprozesse und Akteure sowie deren Interaktion digital abgebildet und gestaltet werden können.
Server in Containern
In den Baustellencontainern, in denen heute vor allem Fachkräfte arbeiten und wohnen, werden deshalb in Zukunft Serverfarmen Einzug halten, wie Weber beschreibt. Die neuen Vernetzungsmöglichkeiten und Automatisierungsfunktionen sollen in den kommenden drei Jahren auf einer eigens dafür angelegten Testbaustelle erprobt werden. Das Projekt hat einen gewissen Pilotcharakter, da es erstmals den kompletten Kommunikationsweg von der Bau- und Prozessplanung über die Baustellenlogistik bis hin zur Maschine erforscht.
Weitere Informationen zum Projekt
An dem Verbundprojekt „Bauen 4.0. Effizienz und Produktivitätssteigerung von Bauprozessen durch Vernetzung und Kommunikation mobiler Arbeitsmaschinen“ sind neben der Professur für Fluid-Mechatronische Systemtechnik von der TU Dresden auch die Stiftungsprofessur für Baumaschinen unter Prof. Frank Will, der Vodafone Chair für Mobile Nachrichtensysteme unter Prof. Gerhard Fettweis und der Telekom Chair für Kommunikationsnetze unter Prof. Frank Fitzek sowie von der TU München der Lehrstuhl für Fördertechnik Materialfluss Logistik und 20 Firmen beteiligt.
Das Projekt wird im Rahmen des Forschungsprogramms Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen vom Bundesministerium für Bildung und Forschung mit 4,8 Millionen Euro für die nächsten drei Jahre gefördert. Das Projektvolumen soll insgesamt rund 9 Millionen Euro betragen.
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