Lights-Off On-Site Timber Construction

Autonome Vor-Ort Vorbereitung, Positionierung, Fügung und Klebeverbindung von Holzelementen mittels multi-skalarer Roboter-Teams

Der Holzbau konnte in den letzten Jahrzehnten durch die Entwicklung von digitalen Bearbeitungstechnologien in der Vorfertigung maßgeblich an Bedeutung und Konkurrenzfähigkeit gewinnen. Auf der Baustelle werden allerdings diese Bauteile weiterhin weitestgehend ‘manuell’ aufgebaut und wenig leistungsfähig verbunden. Da im Holzbau nicht nur typische Arbeitszeiten eingehalten, sondern auch trockene Wetterperioden genutzt werden müssen, stellt dieser - auf menschlicher Arbeit basierender - Status Quo eine erhebliche Einschränkung der Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit von Baustellenprozessen dar. Das Projekt hat zum Ziel, Prozesse und Bausysteme zu entwickeln, integrieren und zu testen, mit denen eine weitestgehende Automatisierung der Baustelle erfolgen kann und jede trockene Stunde zur Errichtung des Gebäudes genutzt werden kann. Ein Baustellen-Kran kann dadurch im Idealfall 168 Stunden pro Woche Holzelemente einheben, während sich die menschliche Zuarbeit auf konventionelle 40-Stunden Wochen beschränkt. Zu diesem Zweck konnten in Vorarbeiten Prinzipien entwickelt werden, die eine vollständige Automatisierung der Errichtung von Holzelementen ermöglichen. Hierzu wird ein Turmdrehkran mit einem multi-skalaren Roboter-Team erweitert. Diesbezüglich konnte vor allem gezeigt werden, (1) wie mit einer millimetergenauen Positionierung von großen, hängenden Bauteilen durch simple, physisch integrierte Führungen in den Bauteilen erreicht werden kann, (2) dass zwei zu verklebende Bauteile vor Ort mit wiederverwendbaren, pneumatisch aktuierten, robotisch gesteuerten Pins verpresst und leistungsfähig verbunden werden können, (3) wie dadurch neue, mehrachsig spannende Bausysteme errichtet werden können. In diesem Projekt soll nun erforscht werden, wie diese Prinzipien zu einem Gesamt-System zusammengeführt werden können. Weiter wird die Robustheit der Prozesse und Klebeverbindungen entwickelt und getestet, um das System hinsichtlich seiner Anwendbarkeit zu prüfen.