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StartseiteForschung aktuellAutonome Baufahrzeuge arbeiten selbstständig12.04.2021

Hannover Messe 2021Autonome Baufahrzeuge arbeiten selbstständig

Bislang wird auf Baustellen kräftig Hand angelegt: Hinterm Steuer von Baggern und Kipplastern sitzen Menschen. Doch die Digitalisierung macht vor Baumaschinen nicht halt. Viele könnten künftig autonom agieren. Auf der virtuellen Hannover Messe zeigen Entwickler, was heute schon geht.

Von Frank Grotelüschen

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Ein Betonfertiger baut zwischen Colbitz und Dolle die Fahrbahndecke der Bundesautobahn 14.  (dpa)
Auf der Autobahn A 14 bringt ein Betonfertiger den Fahrbahnbelag auf (dpa)
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Auf der Baustelle herrscht reger Betrieb: Bagger buddeln riesige Löcher in den Boden, Kipplaster karren den Abraum weg. Hinterm Steuer: Menschen aus Fleisch und Blut, die Bagger, Kräne und Lkw bedienen. Doch irgendwann in Zukunft könnte das ganz anders aussehen, sagt Sven Forte: "Dann kann der Bagger entscheiden, wie viele LKWs er zu welcher Zeit benötigt und diese dann bedarfsorientiert zu sich herrufen und den Abraum abführen lassen. Die einzelnen Systeme würden das unter sich regeln."

Die Orchestrierung des Treibens ist knifflig

Autonome Bagger heben ohne menschliches Zutun eine Grube aus und schaufeln das Erdreich in selbstfahrende Laster. Die steuern dann eine Waage an, die automatisch den Preis der Fracht ermittelt und dem Bauunternehmen das Geld gutschreibt. Das ist die Vision von Sven Forte vom Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung an der TU Kaiserslautern. Speziell kümmert sich sein Team dabei um die Frage: Wie lassen sich unterschiedliche autonome Gefährte so miteinander synchronisieren, dass die Arbeit auf der Baustelle möglichst reibungsfrei abläuft, also ohne viel Leerlauf. Das ist überaus komplex, denn das Treiben auf einer Baustelle ist vielen Einflüssen unterworfen, sagt Fortes Kollege Karl-Gerhard Faißt und nennt ein Beispiel.

"Wenn Regen angekündigt ist, dass man da schon weiß: Okay, der Abraum, den ich da fördere oder abbaggere, wird sich durch den Regen verändern, weil der Abraum schlichtweg schwerer wird, wenn Wasser draufkommt. Das heißt, ich werde dann weniger Menge auf einen LKW laden können."

Sensoren melden, wann Wartung fällig ist 

Hinzu kommt: Bagger, Kran und Kipplaster unterliegen einem beträchtlichen Verschleiß, eine Baustelle ist schließlich kein Ponyhof. Deshalb sollen die Baumaschinen mit Sensoren gespickt sein, die dem System melden, wenn etwa ein Laster kaputtzugehen droht. Der würde sich dann flugs in die Werkstatt begeben und ein intakter Ersatz würde rechtzeitig zum Dienst anrollen – so die Vision. Und wie würde eine solche autonome Baustelle technisch funktionieren? Im Prinzip, sagt Sven Forte, gibt es da zwei Ansätze – zentral und dezentral.

"Wir haben einmal ein hierarchisch orchestriertes Szenario, dass wir als Betreiber von so einer Baustelle festlegen: Okay, die und die verschiedenen Fahrzeuge sind auf der Baustelle zu der Zeit jeweils. Aber es gibt auch die Möglichkeit, dass sich ein System, das aus mehreren Systemen besteht, sich auch selbst reguliert oder orchestrieren kann in gewissen Bereichen, was natürlich dann die höchste Form der Autonomie in dem Szenario wäre."

In der Simulation funktioniert das Ganze bereits

Das Team in Kaiserslautern setzt vor allem auf das zweite, das dezentrale Konzept. Einen Prototyp hat es schon entwickelt – wenn auch keinen realen mit richtigen Baggern und Lastern, sondern einen virtuellen, eine Computersoftware. Sie kann einen Demonstrator steuern mit Spielzeugbagger und Miniatur-Kippladern, sagt Sven Forte: "Dadurch dass die Fahrzeuge elektrisch betrieben sind, haben wir auch eine Lademöglichkeit, wo die Fahrzeuge je nach Auslastung und Verfügbarkeit sich dann auf die Lade-Plattform begeben können und dann dort auch geladen werden."

Das Konzept auf einer richtigen Baustelle zu testen, wird allerdings noch dauern. Zunächst müssen die Baumaschinen-Hersteller autonome Bagger und Kipplaster im Angebot haben, woran schon gearbeitet wird. Und welcher Part wird dem Menschen auf der autonomen Baustelle zukommen? Nun, sagt Karl-Gerhard Faißt: Es brauche natürlich Leute in einer Kommandozentrale, die das Geschehen überwachen und bei Problemen eingreifen.

"Was mir gegenüber in Gesprächen mit Bauunternehmen genannt wurde, ist: Angesichts des Personalmangels und auch der Schwierigkeit, neues Personal in der Baubranche zu gewinnen, würden sie am liebsten die Leute für andere Tätigkeiten nutzen als permanent mit einem Bagger oder mit einem LKW über eine Baustelle hin und her zu fahren. Dazu ist ihnen das Personal einfach zu schade. Die würden die eher für komplexe Aufgaben verwenden wollen, speziell für Wartungs- oder Service-Tätigkeiten, wenn es darum geht, irgendwelche fehlerhaften Bauteile zu wechseln."

Demnach soll die autonome Baustelle der Zukunft kein Job-Killer sein, sondern eher ein Job-Verschieber.

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