Bauen mit KI und Robotern scheitert bislang vor allem an fehlenden Daten

Auf Baustellen stehen Roboter und künstliche Intelligenz längst nicht mehr nur in PowerPoint-Folien. Technisch wäre vieles möglich. Doch vor Ort fehlen die Daten, mit denen Maschinen arbeiten könnten. Sigrid Brell-Cokcan von der RWTH Aachen schätzt, dass höchstens zehn Prozent der Baustellendaten digital lesbar sind.

Das ist die eigentliche Bremse: Planung und Gebäudebetrieb arbeiten bereits mit digitalen Modellen, dazwischen klafft jedoch eine erhebliche Lücke. Rund 250 Fachleute diskutierten darüber bei der Jahrestagung Bau von Austrian Standards und der Bundesinnung Bau über mögliche Auswege. Drohnen, Roboter und KI können zwar Daten erzeugen und verarbeiten – eine gemeinsame Sprache fehlt den vernetzten Systemen aber häufig.

Wenn Normen von Maschinen gelesen werden sollen

Ein Ansatz sind sogenannte Smart Standards. Normeninhalte sollen dabei maschinenlesbar werden, damit Software, BIM-Modelle und KI-Systeme sie automatisiert verarbeiten können. Karl Glanznig von Glanznig Bau formulierte die Bedingung für den Alltag auf der Baustelle ziemlich nüchtern: Neue Technologien müssen praxistauglich, wirtschaftlich und zuverlässig in bestehende Planungs-, Bau- und Betriebsprozesse integrierbar sein. Sonst bleiben sie eben nette Vorführmodelle.

Die RWTH Aachen untersucht seit sechs Jahren auf einer Testbaustelle, wie Maschinen miteinander kooperieren. Roboter sollen Material selbstständig zum Einbauort bringen und künftig sogar Arbeiten über Nacht vorbereiten. Dafür braucht es unter anderem eine stabile WLAN-Verbindung – und die muss bereits bei der Baustellenplanung berücksichtigt werden. Ein Detail, das leicht untergeht, bis der Roboter mitten im Rohbau stillsteht.

Wie nützlich digitale Vermessung sein kann, zeigte AeroSurvey Solution an der Wiener Laurentiuskirche. Das Unternehmen dokumentierte das Gebäude innerhalb von rund einer Stunde mit etwa 1.600 Fotos. Schadstellen ließen sich auf ungefähr einen Meter genau lokalisieren. Sanierungsfirmen konnten dadurch gezielt arbeiten, ohne vorher das gesamte Gebäude einzurüsten.

Auch beim Material wird experimentiert. Bei einem Salzburger Wohnbauprojekt kamen gedruckte Hohlkörper in einer Transferdecke zum Einsatz. Jeweils rund 40 Prozent Bewehrungsstahl und Beton konnten dadurch eingespart werden. Bei einem weiteren Salzburger Projekt entstand eine komplette Nasszelle innerhalb von sechs Stunden direkt auf der Baustelle – Druckkopf statt langer Lieferkette.

Robotik zwischen Labor, Fachkräftemangel und Baustellenstaub

Seit dem 1. Juli 2024 gibt es das Robotics Institute Germany (RIG), ein Konsortium aus Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Unter der Leitung der Technischen Universität München (TUM) und des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) soll es zur zentralen Anlaufstelle für Robotik in Deutschland werden. Die Forschung zur KI-basierten Robotik soll unter seinem Dach international wettbewerbsfähig werden.

Geplant sind die gemeinsame Nutzung von Infrastrukturen und Ressourcen, die Förderung von Talenten und ein stärkerer Transfer in die Wirtschaft. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Projekt bis 2028 mit 20 Millionen Euro.

Zum RIG gehören neben TUM und KIT die Universität Bonn, die Technische Universität Berlin, die Technische Universität Darmstadt, die Universität Bremen, die Universität Stuttgart, die RWTH Aachen, die Technische Universität Dresden und die Technische Universität Nürnberg. Weitere beteiligte Einrichtungen sind das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), das Max-Planck-Institut für Intelligente Systeme, die Fraunhofer-Institute IPA, IOSB und IML, das Deutsche Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz (DFKI) sowie 19 assoziierte Partner.

Mit Robotik auf dem Bau beschäftigt sich seit 2023 auch das Building Lab der Ostbayerischen Technischen Hochschule (OTH) Regensburg. Das vom Bayerischen Bauindustrieverband initiierte Projekt wurde 2023 offiziell in Betrieb genommen und im März 2024 durch die Fakultät Bauingenieurwesen der OTH Regensburg eröffnet. Ziel ist es, die Wertschöpfung in der Baubranche durch digitale Werkzeuge und künstliche Intelligenz zu steigern. Automatisierung und Robotereinsatz sollen gerade angesichts des Fachkräftemangels helfen.

Das Building Lab bringt die Anforderungen und Prozesse der Bauindustrie mit der Maschinen- und Roboterindustrie zusammen. Untersucht werden Human Motion Capturing, Exoskelette, kollaborative Robotik und digitale Prozessketten von der Planung bis zur menschzentrierten maschinellen Bauproduktion – „Design to Fabrication“.

Bestand bleibt eigenwillig

Joanneum Research entwickelt Verfahren für die serielle Sanierung mit vorgefertigten Fassadenelementen. Die Bauzeit vor Ort soll dadurch auf ein bis zwei Tage je Wohneinheit sinken. In der Praxis zeigt sich allerdings: Bestandsgebäude sind häufig individueller als erwartet. Alte Bestandspläne stimmen teilweise nicht mit dem tatsächlichen Bauzustand überein. Papier sagt A, die Wand sagt B.

Im Gebäudebetrieb fehlen laut Siemens im Altbestand außerdem häufig Sensoren und Zähler, obwohl die technischen Systeme für einen weitgehend autonomen Betrieb vorhanden sind. Wohnio erzielte durch die datenbasierte Optimierung von Heizungsanlagen in Mehrgeschosswohnbauten im Vorjahr durchschnittlich 18 Prozent Energieeinsparung. Die erforderlichen Investitionen amortisierten sich laut Unternehmen meist in weniger als drei Jahren.

Building Information Modeling wird laut Strabag derzeit nur selten in Ausschreibungen eingesetzt. Florian Hornyik erwartet allerdings, dass KI hier eine schnelle Veränderung bringt. Wie schnell, hängt auch davon ab, ob die Daten sauber vorliegen – und ob alle Beteiligten dieselben Begriffe meinen.

Auf europäischer Ebene erhöht der Digitale Produktpass für Bauprodukte, kurz DPP, den Handlungsdruck. Gemeinsame Standards sollen den Austausch von Produktinformationen zwischen verschiedenen Systemen ermöglichen. Die Daten sollen über den gesamten Gebäudelebenszyklus nutzbar sein: von der Planung und Sanierung über den Rückbau bis zur Wiederverwendung von Materialien.

Die übergeordneten Standards für die DPP-Umsetzung sind fertiggestellt. Erste produktspezifische Vorgaben, unter anderem für Zement, Fenster und Türen, werden noch erarbeitet. Otto Handle von CEN/Cenelec und inndata Datentechnik forderte Hersteller und Bauschaffende auf, Produktdaten und Lieferketten frühzeitig vorzubereiten.

Wenn der Roboter nicht alles machen muss

In der Diskussion über automatisiertes Bauen geht es nicht nur darum, Menschen vollständig zu ersetzen. Exoskelette etwa sind tragbare Unterstützungsstrukturen für körperlich belastende Tätigkeiten im Baugewerbe. Sie bestehen aus einem mechanischen Rahmen, der an Armen, Beinen oder am Oberkörper getragen wird, und unterstützen Bewegungen, ohne die natürliche Bewegungsfreiheit einzuschränken.

Gerade schwere Hebe- und Überkopfarbeiten gehören zu ihren möglichen Einsatzgebieten. Die Last wird gleichmäßig auf den Körper verteilt, Muskel- und Gelenkbelastungen werden reduziert. Das kann die Ergonomie verbessern und langfristige Haltungsschäden sowie akute Verletzungen vermeiden oder zumindest vermindern. Wer weniger schnell ermüdet, hält die Konzentration länger – und Unfälle durch Erschöpfung oder Fehlbelastungen lassen sich reduzieren.

Exoskelette verbinden klassische Handarbeit mit moderner Automatisierung. Für die technische Umsetzung kommen häufig Sensoren und Antriebssysteme zum Einsatz: Sensoren erfassen Bewegungen, Antriebssysteme verstärken sie gezielt. Vergleichbare Komponenten werden auch in industriellen Bereichen wie Sensorik und Motorsteuerung verwendet.

Die Baustelle der Zukunft wird deshalb vermutlich nicht einfach menschenleer sein. Eher stehen dort morgens Fachleute neben Maschinen, Drohnen liefern Bilder, ein Exoskelett nimmt Gewicht aus den Schultern, und irgendwo versucht ein System, eine alte Bauzeichnung mit der schiefen Realität abzugleichen. In Aachen, am 4.11.2026, klingt das weniger nach ferner Zukunft als nach einer ziemlich mühsamen Gegenwart.