Prozessorientierte Ausarbeitung von Handlungsempfehlungen für die Implementierung eines Roboters in den Baustellenbetrieb am Beispiel WLTR

Abstract

Die Baurobotik bildet einen neuen Technologiezweig in der Bauindustrie. Im Gegensatz zur stationären Automobilbranche stellt sich die Automatisierung von Bauvorhaben als schwierig dar. Da Baumaßnahmen stets unterschiedliche Randbedingungen besitzen, spricht man bei Bauprojekten von Prototypen. Aufgrund dieser sich stets verändernden Umstände wird das Implementieren von Automatisierungsvorgängen verkompliziert. Zunächst werden die Grundlagen der Baustellenrobotik diskutiert. Diese bestehen im Wesentlichen aus Begriffsdefinitionen, Grundlagen der Bauablaufplanung, Grundlagen des Mauerwerksbaus, dem aktuellen Stand der Baustellenrobotik und der Beschreibung des Wienerberger Mauerwerkssystems WLTR. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Analyse des Mauerwerksrobotersystems WLTR von Wienerberger. Dieser ermöglicht die teilautomatisierte Herstellung von Wandabschnitten und basiert auf einem Roboterarm, welcher auf einem Podest fixiert ist. Unter der Zuhilfenahme von Sensoren, Laserscannern und menschlicher Hilfstätigkeiten durch das Baustellenpersonal erkennt der WLTR selbstständig die Wandachse und legt selbstständig die Ziegelsteine. Anstatt herkömmlichem Mörtel wird der DryFix Kleber verwendet.Im Zuge dieser Diplomarbeit wird die Tätigkeit des WLTR in einer realen Baustellensituation untersucht. Aufgrund des semiautomatisierten Charakters des Roboters sind menschliche Nebentätigkeiten wie das Austauschen der Kleberkartuschen oder der Materialtausch notwendig. Die bestehenden Daten der vorliegenden Tätigkeiten werden ausgewertet und in einen Zusammenhang mit einer menschlichen Maurerpartie gebracht. Außerdem wird die Baustelleneinrichtung analysiert und etwaige Zusammenhänge mit LEAN Managament eruiert. Als Abschluss dieser Arbeit werden Handlungsempfehlungen zur optimalen Implementierung eines Baustellenroboters ausgearbeitet und das darauf basierende Konzept „Build By Wire“ vorgestellt. Die angesprochenen Gesichtspunkte werden stets im Kontext der Prozesse diskutiert. Diese sind für die Implementierung der Baurobotik und eine fachgerechte Ausführung von wesentlicher Bedeutung, weswegen das Hauptaugenmerk dieser Diplomarbeit auf diese Thematik gelegt wird.

Construction robotics presents a new technology sector in the construction industry. Unlike the stationary automotive industry, automating construction projects presents significant challenges. Since construction projects always have different boundary conditions, they are often considered prototypes. These constantly changing circumstances complicate the implementation of automation processes.First, the fundamentals of construction site robotics are discussed. These mainly include definitions, the basics of construction process planning, fundamentals of masonry construction, the current state of construction site robotics, and a description of the Wienerberger masonry system WLTR.This thesis focuses on the examination and analysis of the WLTR masonry robot system by Wienerberger. This system enables the semi-automated construction of wall sections and is based on a robotic arm mounted on a platform. Using sensors, laser scanners, and human assistance from construction site personnel, the WLTR independently detects the wall axis and autonomously places the bricks. Instead of traditional mortar, the DryFix adhesive is used.As part of this thesis, the WLTR’s operation in a real construction site scenario is analyzed. Due to the semi-automated nature of the robot, human assistance is required for tasks such as replacing adhesive cartridges and handling material changes. The collected data on these tasks is evaluated and compared with the performance of a traditional masonry crew. Additionally, the site setup is analyzed, and potential connections with LEAN management are explored.To conclude this thesis, recommendations for the optimal implementation of a construction site robot are developed, and the concept of "Build By Wire" is introduced.All aspects are consistently discussed in the context of construction processes. These processes are crucial for the implementation of construction robotics and proper execution, which is why the main focus of this thesis is placed on this topic.