Nous examinons de nouveaux matériaux de construction et des technologies modernes qui accélèrent le travail des constructeurs, réduisent le coût des projets, améliorent l’efficacité énergétique et l’impact environnemental des bâtiments.
Die meisten der oben beschriebenen Bauinnovationen sind bereits auf dem Markt erhältlich, und einige befinden sich in der Entwicklung oder Erprobung.
Unbemannte Luftfahrzeuge werden heute in vielen Bereichen der Bautätigkeit aktiv eingesetzt. Auf Baustellen werden bereits Quadcopter eingesetzt, die Material mit einem Gewicht von mehr als 200 kg an schwer zugängliche Stellen transportieren, sowie Baumaschinen, die aus der Ferne oder mit Hilfe von künstlicher Intelligenz gesteuert werden können.
Im Jahr 2024 stellte HD Hyundai mehrere Konzepte für unbemannte Baumaschinen vor, die durch künstliche Intelligenz gesteuert werden: Concept-X 4,5-Meter-Bagger und Concept-X2 Planierraupe.
Das österreichische Unternehmen Printstones hat den Bauroboter Baubot entwickelt, der Wände fräsen und bohren, Nägel einschlagen, Ziegelsteine verlegen, Oberflächen schleifen und streichen sowie Lasten bis zu 500 kg tragen kann.
Bauroboter Baubot
Luftfahrzeuge zur Länderanalyse und Arbeitskontrolle können in Verbindung mit spezieller Software Zeit und Budget für Luftaufnahmen, die Erstellung topografischer Pläne und Berichte über den Umfang der durchgeführten Arbeiten erheblich einsparen.
Roboter zum Binden von Bewehrungen
Es gibt verschiedene Arten von Robotern zum Binden von Bewehrungen – von kleinen autonomen Plattformen wie HKCRC bis hin zu großen Schienenmechanismen wie TyBOT, die mehr als 1200 Bindungen pro Stunde ausführen können. Die Roboter können selbständig die Position bestimmen, die Bewehrung positionieren und mit hoher Geschwindigkeit binden.
Im Jahr 2022 stellte HP die SitePrint-Lösung für die automatisierte, hochpräzise Grundrissplanung vor. In Verbindung mit einer Totalstation ist der Roboterdrucker in der Lage, digitale Layouts aus CAD-Software auf das Fundament oder den Boden zu übertragen.
Im Jahr 2023 stellte das australische Unternehmen FBR Limited die weltweit erste mobile Roboterplattform für Maurerarbeiten, Hadrian X, vor. Der Roboter ist in der Lage, auf der Grundlage von 3D-Modellen Strukturen aus künstlichen Materialien zu errichten. Das Gerät ist für die Zusammenarbeit mit Maurern konzipiert und kann deren Produktivität um das Fünffache steigern. Hadrian X kann bis zu 500 Blöcke pro Stunde mit einem Höchstgewicht von 45 kg verlegen und sie auf eine Höhe von 10 m heben.
Ein weiteres Beispiel für eine automatisierte Mauerwerkslösung ist der armgestützte KUKA Roboter, der im Labor der Abteilung für Bautechnik der Tschechischen Technischen Universität entwickelt wurde. Im Gegensatz zum Hadrian X handelt es sich bei diesem Gerät um einen Prototyp, der jedoch in der Lage ist, selbständig Mörtel zu verlegen.
3D-Drucker für das Baugewerbe verwenden die Schicht-für-Schicht-Technologie, um Betonmörtel oder Metall aufzutragen und so Gebäude, Brücken und andere Strukturen zu schaffen. Weltweit gibt es bereits Tausende von Druckern verschiedener Typen:
3D-Drucker-Manipulator
Im Jahr 2014 entwickelte MX3D eine 3D-Drucktechnologie für Stahl, mit der Strukturen mit einem Gewicht von bis zu 10 Tonnen erstellt werden können, wobei der Metallverbrauch erheblich reduziert wird. Ein Beispiel für die Anwendung der neuen Konstruktionstechnologie war die Herstellung einer 12 Meter langen Fußgängerbrücke aus gedrucktem Edelstahl, die 2021 in einer Gracht in Amsterdam installiert wurde.
Im Jahr 2014 entwickelten Wissenschaftler der Michigan State University die weltweit ersten vollständig transparenten Solarpaneele. Heute arbeiten mehr als ein Dutzend Unternehmen in verschiedenen Ländern daran, die Technologie der transparenten Paneele und ihre massive Anwendung zu verbessern.
Von der University of Michigan entwickeltes transparentes Solarpaneel
Es gibt verschiedene Prinzipien für transparente Solarpaneele. Eines davon ist, dass die Glasmodule ultraviolette und infrarote Wellen absorbieren, während sie sichtbares Licht durchlassen. Eine andere Lösung basiert auf der Mikropartikeltechnologie, die das einfallende Licht intern an den Rändern der Glasscheibe streut, wo es von den Photovoltaikmodulen aufgefangen wird. Eine weitere Technologie besteht darin, eine flexible Folie, die Strom erzeugen kann, auf transparente Oberflächen aufzubringen.
Eine andere Lösung sind lichtdurchlässige Solarpaneele, die das Gleichgewicht zwischen Lichtdurchlässigkeit und Effizienz der Energieerzeugung verbessern. Wissenschaftler des Korea Energy Research Institute haben ein lichtdurchlässiges Perowskit-Solarpaneel mit einem Rekordwirkungsgrad von 22 % entwickelt.
Im Jahr 2016 entwickelte Tesla Dachziegel mit integrierten Solarmodulen. Diese Lösung ist fortschrittlicher als herkömmliche Solarpaneele auf dem Dach, da sie mehrere Funktionen vereint: Ästhetik, Wetterschutz und Energieeffizienz. Heute gibt es Lösungen von vielen Herstellern, wie zum Beispiel Solarziegel in verschiedenen Formen und Stehfalzprofile, die auch bei bewölktem Wetter Strom erzeugen können.
Es gibt drei Arten von Anstrichen, die Strom erzeugen können:
Der an der Technischen Universität Delft entwickelte Beton ist eine Neuheit unter den Baumaterialien. Er enthält Bacillus-Bakteriensporen und Kalziumlaktat, die bei Kontakt mit Wasser oder Luft aktiviert werden. Wenn Risse im Material entstehen und Wasser eindringt, werden die Bakterien aktiviert und beginnen, Kalk zu produzieren, der die Mikrorisse füllt und die Betonstruktur wiederherstellt.
Der Prozess der Selbstheilung von Beton
Aerogel ist das leichteste feste Material der Welt. Es besteht zu 99,98 % aus Luft, hat eine extrem niedrige Wärmeleitfähigkeit von 0,013-0,020 W/(m-K) und kann Belastungen standhalten, die das 2.000-fache seines Eigengewichts betragen. Im Bauwesen kann Aerogel erfolgreich zur Isolierung von Wänden, Dächern, Fenstern usw. eingesetzt werden.
Eine neue Lösung für Räume, in denen die Privatsphäre gewahrt bleiben soll, ist eine Folie, die auf Glas geklebt werden kann und deren Transparenz veränderbar ist. Ein flüssigkristallines Polymermaterial zwischen zwei transparenten, leitfähigen Folien kann die Lichtdurchlässigkeit durch Änderung der Anordnung der Moleküle einstellen. Im Normalzustand macht die Folie das Glas undurchsichtig, aber wenn ein Strom angelegt wird, werden Glastrennwände oder Fenster vollständig transparent.
Hilti bietet eine spezielle Vorrichtung an, die das Gewicht von schweren Werkzeugen bei längeren Arbeiten aktiv verteilt und die Arbeit erheblich erleichtert. Der Tool Balancer erhöht die Produktivität und Sicherheit des Bedieners erheblich, indem er die Belastung von Schultern und Armen auf den unteren Rücken verlagert.
Der Bau und Betrieb von Gebäuden ist für etwa 40 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich. Daher wird nachhaltiges Bauen für Unternehmen, denen die Umwelt und die Zukunft unseres Planeten am Herzen liegen, immer wichtiger. Ein systematischer Ansatz bei der Planung, dem Bau und dem Betrieb von Gebäuden trägt dazu bei, die negativen Auswirkungen auf die Umwelt zu minimieren.
Die Verwendung innovativer Baumaterialien, die ohne den Einsatz fossiler Brennstoffe hergestellt werden und nach ihrer Verwendung vollständig recycelt werden können, ist einer der vorrangigen Entwicklungsbereiche für führende Entwickler.
Ein eindrucksvolles Beispiel für die Verringerung der CO2-Emissionen ist die Verwendung von Sandwichpaneelen, Vorgehängte hinterlüftete Fassade und Bedachungsmaterialien von Ruukki, die aus grünem Stahl von SSAB hergestellt werden, der Wasserstoff, Strom und Biogas anstelle von fossilen Brennstoffen verwendet. Das Restprodukt dieses Produktionsprozesses ist nicht Kohlendioxid, sondern Wasser.
