Die innovativsten Bautechnologien im Jahr 2023

Die Bauindustrie wird oft wegen ihrer übermäßigen Konservativität, ihrer Standardisierung und der exzessiven Bürokratie ihrer Dokumentation kritisiert. Die Implementierung neuester Technologien im Bauwesen ist jedoch nicht immer einfach. Aufgrund von Anforderungen wie der Einhaltung gesetzlicher Bestimmungen muss jede Technologie eine regulatorische Grundlage haben und wirtschaftlich sein. Die Entwicklungskosten müssen angemessen sein, und die Effizienz bei der zukünftigen Kostenreduzierung muss signifikant und nachhaltig sein. Jede Technologie erfordert eine sorgfältige Planung und umfangreiche Arbeit des Projektteams, der Qualitätskontrolle und der Mitarbeiterschulung. Einmal implementiert, bieten sie jedoch deutliche Verbesserungen im Arbeitsprozess.

Das Wachstum von Städten und Bevölkerungen, neue Kommunikationsformen im Zeitalter von Big Data, Wirtschaftswachstum und ein verbesserter Lebensstandard haben die Bauindustrie dazu veranlasst, neue technologische Lösungen dynamischer zu integrieren. Infolgedessen werden neue Bautechnologien weltweit aktiv gefördert und eingesetzt.

Das rasante Tempo der technologischen Entwicklung treibt die umfassende Digitalisierung der Bauindustrie voran. Der Einsatz von Informationstechnologien ist eine Frage der Wettbewerbsfähigkeit; Innovationen im Bauwesen verbessern Projekte, steigern die Gewinne und helfen, Aufträge zu gewinnen, was zu einer höheren Wettbewerbsfähigkeit der Unternehmen führt, die diese Technologien in ihre täglichen Abläufe integrieren.

Die beliebtesten neuen Technologien auf dem Markt

BIM

BIM ) ist die führende Technologie im modernen Design. Es umfasst nicht nur die virtuelle Modellierung eines Gebäudes, sondern auch die umfassende digitale Darstellung seiner physischen und funktionalen Eigenschaften. BIM deckt den gesamten Lebenszyklus eines Gebäudes ab und berücksichtigt dabei Bau, Ausstattung, Nutzung, Anlagenmanagement sowie zukünftige Reparatur- oder Abrissarbeiten. Alle relevanten Designkomponenten und -details werden berücksichtigt und in ein einziges Projekt integriert. Wird ein Element entfernt, ersetzt oder hinzugefügt, wird das gesamte Modell neu berechnet, um diese Änderung widerzuspiegeln.

Dank BIM ermöglicht das virtuelle Gebäudemodell Fachleuten Folgendes:

• Alle Probleme und Unstimmigkeiten anzeigen
• Die festgestellten Verbesserungen an der Anlage werden genehmigt
• Verbesserte Kommunikation zwischen allen Teilnehmern
• Anpassungen vornehmen
• Messwerte berechnen
• Den Arbeitsprozess steuern
• Antizipieren Sie die Risiken zukünftiger Bauvorhaben
• Ermitteln Sie die benötigten Ressourcen

Die BIM-Technologie reduziert:

• Materialkosten
• Fehler in den Projekten
• Lieferzeiten

Dank PlanRadar können Nutzer zudem von jedem mobilen Endgerät aus auf den Baustatus und alle relevanten Gebäudedaten zugreifen, was eine deutlich präzisere und effektivere Überwachung in jeder Bauphase ermöglicht. Diese Lösung vereinfacht die Steuerung und Kontrolle von Bauprozessen erheblich und optimiert so das Ergebnis.

Auf globaler Ebene

In Spanien ist BIM seit 2019 für Infrastrukturprojekte verpflichtend. In Russlandbeispielsweise nutzen nur 5–7 % der Unternehmen BIM (hauptsächlich in Megastädten und großen Konzernen), und andere neue Technologien im Bauwesen sind dort noch weniger verbreitet. In den USA setzen rund 72 % der Bauunternehmen BIM ein, um Kosten zu sparen. In Großbritannien ist seit 2016 für alle budgetierten Bauprojekte die Anwendung von BIM Level 2 vorgeschrieben. In Frankreich nutzt die Regierung seit 2017 BIM im Wohnungsbau für eine halbe Million Wohnungen. Deutschland hat die Nutzung von BIM seit 2020 in allen Infrastrukturprojekten eingeführt.

Cloud-Dienste und mobile Technologien

Die Arbeit mit dem BIM-Modell erfordert die Nutzung von Cloud-Diensten für den Daten- und Informationsaustausch in Echtzeit. Cloud-Plattformen bieten eine Vielzahl segmentierter Informationen und Werkzeuge – von Architektentools bis hin zu Projektmanagementsystemen –, die allen Projektbeteiligten jederzeit über mobile Endgeräte zur Verfügung stehen und so die Zusammenarbeit verbessern.

Welche Vorteile bieten Cloud-Dienste für Bauunternehmen?

• Informationen, die von jedem Gerät mit Internetanschluss zugänglich sind.
• Unbegrenzter Datenspeicher.
• Skalierung entsprechend den Bedürfnissen des Bauprojekts: Es passt sich flexibel den Bedürfnissen an, vermeidet unnötige Elemente, die Produktivität sinkt nicht.
• Ein kostengünstiger Service. Der Aufbau einer eigenen IT-Infrastruktur ist wesentlich teurer als die Nutzung eines Cloud-Service-Anbieters.
• Sofortiger Zugriff auf Informationen für alle Projektteilnehmer.
• Vereinfachung der Kommunikation und Zusammenarbeit in Echtzeit.
• Die Fähigkeit, mehrere Projekte gleichzeitig zu managen und dabei die Qualitätskontrolle aufrechtzuerhalten; die Cloud hilft bei der Synchronisierung.
• Die Möglichkeit, in großen Büros Kosten zu senken, indem Server von Drittanbietern genutzt werden, ohne dass eigene Server gewartet werden müssen.
• Maximaler Datenschutz.

Künstliche Intelligenz

Künstliche Intelligenz (KI) ist das Verhalten von Maschinen, eine Technologie, die menschliche kognitive Funktionen nachahmt: Aufgaben- und Problemlösung, Bilderkennung und Lernen. Ein spezielles Teilgebiet der KI ist das maschinelle Lernen, das auf der Erfassung und Analyse statistischer Daten basiert, aus denen Entscheidungen abgeleitet werden können.

Neue Bautechnologien sind ohne maschinelles Lernen und KI nicht mehr denkbar. Tatsächlich handelt es sich dabei um einen unsichtbaren Assistenten, der Terabytes an Daten analysiert und Probleme identifiziert. Es lassen sich Routinen erstellen, um unnötige Informationen herauszufiltern oder gezielt nach bestimmten Daten zu suchen. Programme, die die KI-Engine nutzen, werden für folgende Zwecke eingesetzt:

1. Vorhersageanalysen:
   • Vorhersage von Sicherheitsbedrohungen auf Basis von Vergangenheitsdaten.
   • Wichtige Merkmale und Elemente des Werkes erkennen.
   • Baustellenkontrolle, Anzahl der Personen auf der Baustelle, Einhaltung der PSA-Vorschriften.
2. Projektgestaltung und -planung
   • Die gesammelten und modellierten Daten helfen, Kostenüberschreitungen zu vermeiden.
   • Risikoüberwachung und -minderung, Prioritätensetzung. 
3. Robotermechanismen, Prozessautomatisierung.
   • Ausführung routinemäßiger, einfacher, aber zeitaufwändiger Arbeiten auf der Baustelle, wodurch menschliche Arbeitskraft ersetzt wird;
   • Optimierung von Arbeitsplätzen, bei denen eine hohe Produktivität erforderlich ist.

Internet der Dinge

Diese Technologie ist eng mit Cloud-Systemen und KI verwandt, da das Internet der Dinge (IoT) ohne Analysen und Datenerfassungsalgorithmen nur bedingt effektiv ist. Im Bauwesen leistet das IoT wertvolle Dienste bei der Lösung vielfältiger Probleme. Durch den Einsatz verschiedener Sensoren auf der Baustelle wird das Projektmanagement effizienter und der Bauprozess sicherer und reibungsloser.

Experten prognostizieren, dass der Marktanteil von IoT im Baugewerbe bis 2024 16,8 Milliarden US-Dollar erreichen wird.

Vorteile des Internets der Dinge im Bauwesen:

• Gesteigerte Produktivität

Unternehmen managen häufig mehrere Projekte an verschiedenen Standorten. Daher ist es entscheidend, den Lebenszyklus jedes einzelnen Projekts zu überwachen und Termine einzuhalten. Sensoren erfassen Daten vor Ort, die anschließend von einer Software verarbeitet werden und dem Auftragnehmer einen umfassenden Überblick über den Baufortschritt bieten. Diese Technologie unterstützt das Management von Großprojekten und reduziert sowohl den Zeit- als auch den Kostenaufwand für die Aufgabenerfüllung.

• Sicherheit und Risikoprävention

Das Internet der Dinge (IoT) kann Risiken auf Baustellen deutlich reduzieren und Verletzungen vorbeugen.

Sensoren in der Kleidung von Bauarbeitern, auf der Baustelle und in Baumaterialien erfassen die Bewegungen von Personen, gefährliche Stoffe in der Luft, unbefugte Lagerbereiche, Notfallsituationen und vieles mehr. Sensoren in Baumaterialien können auch Diebstahl verhindern.

• Ressourcenmanagement

Das IoT optimiert zudem die Kosten für Instandhaltung und Materialbeschaffung. Intelligente Sensoren erfassen den Verbrauch von Strom, Wasser und Kraftstoff und ermöglichen so eine optimierte Ausgabenplanung. Die Daten werden automatisch gesammelt und können beispielsweise abgerufen werden, um festzustellen, wann Nachtanken, vorbeugende Wartung, Ersatzteile oder Reparaturen erforderlich sind.

Eine aktuelle Studie des McKinsey Global Institute , die die Auswirkungen des Internets der Dinge (IoT) auf die Bau- und Bergbauindustrie untersuchte, ergab, dass Unternehmen durch den Einsatz von IoT über 160 Milliarden US-Dollar einsparen könnten. Das volle Potenzial des IoT dürfte sich im Baugewerbe in den kommenden Jahren entfalten; die globale Digitalisierung der Branche steht unmittelbar bevor.

Virtuelle und erweiterte Realität

Unter den neuen Technologien für Architektur und Bauwesen sticht Virtual Reality (VR) hervor. Sie erzeugt mithilfe von Fotos, Renderings und 360°-Videos eine „reale“ Welt innerhalb einer digitalen Umgebung. Die Technologie ermöglicht die Navigation in einer realistischen digitalen Umgebung, in der auch die Interaktion mit Objekten in Echtzeit möglich ist. Augmented Reality (AR) kombiniert separate und überlagerte digitale Elemente mit der realen Umgebung und vervollständigt so das Zukunftsmodell.

Virtuelle Realität verleiht virtuellen Gebäuden eine noch größere Tiefe, indem digitale Informationen in Kombination mit physischen Daten zum Leben erwachen. Sie arbeitet in einem viel größeren Maßstab und verbessert so die erstellten multidimensionalen Modelle. Es ist ein einzigartiges Erlebnis aus der Ich-Perspektive, das professionelle Lösungen und Expertenwissen integriert und die Art und Weise, wie Infrastruktur gebaut wird, grundlegend verändert.

Vorteile der virtuellen Realität im Bauwesen:

• Option zum Testen praktikabler neuer Designs
• Verbesserungen bei der Arbeitszeiterfassung
• Probleme in den frühen Bauphasen erkennen
• Es vereinfacht die Erforschung komplexer Strukturen

Robotik und Exoskelette

Trotz der offensichtlichen Abhängigkeit von arbeitsintensiven Tätigkeiten mit hoher Fluktuation in Branchen wie dem Baugewerbe dominiert manuelle Arbeit weiterhin und ist mitunter die einzig praktikable Option. Baustellen sind jedoch hochdynamische und sich ständig verändernde Umgebungen, in denen Roboter ohne hochentwickelte KI und programmierte Algorithmen nicht mithalten können. Die Baubranche setzt aber zunehmend auf intelligente Lösungen, insbesondere auf den Einsatz von Drohnen. Diese Technologie bietet weit mehr Anwendungsmöglichkeiten im Immobilien- und Gewerbebereich als nur Luftaufnahmen von Gebäuden.

Vorteile von Drohnen im Bauwesen:

• Sicherheitskontrolle: Überwachung der Baustelle mit Kameras und Identifizierung von Gefahrenbereichen. Eine persönliche Vor-Ort-Besichtigung ist nicht erforderlich; Mitarbeiter können umgehend zur Behebung von Problemen entsandt werden.
• Materiallieferung per Drohne, wodurch die Anzahl der Fahrzeuge reduziert wird.
• Sie steigern die Geschwindigkeit und Qualität von Routinearbeiten.
• Drohnen werden zum Abriss von Bauteilen am Ende eines Projekts eingesetzt. Obwohl sie langsamer sind, stellen sie zweifellos eine wirtschaftlichere und sicherere Lösung dar.
• Sicherheitsdrohnen. Leider ist Diebstahl auf Baustellen weit verbreitet, daher können Roboter eingesetzt werden, um Verluste zu reduzieren. 

Robotische Exoskelette werden die Arbeit und Produktivität auf Baustellen beschleunigen, da die Kraft einer Person im "Anzug" oft erhöht wird und die Arbeit dadurch auch viel sicherer wird.

3D-Modellierung

Diese Technologie dient der Bauindustrie schon lange, aber erst in den letzten Jahren hat ihre breite Anwendung zugenommen.

Der Markt für 3D-Betondruck in der Bauindustrie wird bis 2024 voraussichtlich um etwa 58 Millionen Dollar wachsen.

Dies wird durch die steigende Nachfrage nach dieser Drucktechnologie im Bauwesen angetrieben, die sich durch hohe Produktivität und die einfache Erstellung vielfältiger und komplexer Strukturen auszeichnet. Die direkte Herstellung von fertigen Bauelementen (Wänden, Decken) oder anderen Bauteilen vor Ort reduziert nicht nur die Produktionskosten, sondern auch die Logistik- und Personalkosten. Dank der Extrusionstechnologie im 3D-Modellierungsprozess lassen sich Elemente aus verschiedenen Materialien wie Beton, Geopolymer, Zement, Gips und Ton fertigen.

Vorteile der 3D-Modellierung:

• Höhere Geschwindigkeit
• Höhere Genauigkeit (minimale Fehler)
• Mehr Designvielfalt
• Hohe Leistung
• Option zur Einsparung zusätzlicher Transport- und Personalkosten.
• Umweltfreundlicher.

Für den 3D-Druck von Beton wird eine vielversprechende Zukunft erwartet. Nachhaltige und skalierbare Lösungen für die 3D-Modellierung von Mehrkomponentenbeton sind bereits verfügbar (z. B. beim BAM, dem 3D-Druckzentrum für Stahlbetonbauteile in den Niederlanden). In Russland entwickelte das Unternehmen Apis Cor. aus Irkutsk 2017 einen speziellen 3D-Drucker und baute damit ein komplettes Haus. Der Vorteil des russischen 3D-Druckers liegt in seiner einzigartigen Fähigkeit, das Haus ohne Schienen wie bei anderen 3D-Druckern zu drucken. Er benötigt keine ebenen Flächen für präzises Arbeiten und mischt das Material sogar selbst.

Big Data

Zusammen mit anderen fortschrittlichen Technologien kann Big Data eine wichtige Rolle bei der Optimierung von Bauprozessen spielen. Es strukturiert und analysiert enorme Datensätze und verstreute Informationen, wodurch Muster und Erkenntnisse gewonnen werden, die sich für verschiedene Aufgaben nutzen lassen, um Kosten zu senken, Risiken frühzeitig zu erkennen und die Effektivität von Projekten vorherzusagen. BigDataund Informationen, die nicht nur von Menschen, sondern auch von einer Vielzahl von Sensoren, Systemen und Programmen stammen. In Kombination mit KI (Künstlicher Intelligenz), ML (Maschinellem Lernen) und IoT (Internet der Dinge) werden diese Daten zu einem wichtigen Managementinstrument. Es ist möglich, Muster von Wetter- oder Klimabedingungen (und anderen Bedingungen) am geplanten Bauplatz zu identifizieren, um den optimalen Baubeginn zu berechnen und den Projekterfolg vorherzusagen. Darüber hinaus liefert die Analyse der Datensätze wichtige Erkenntnisse über die Machbarkeit von Projekten und kann durch Optimierung oder Anpassung der Ausgangsannahmen Kosten senken.

Digitale Zwillinge

Exakte virtuelle Kopien physischer Objekte: Gebäude, Städte. Diese Technologie geht Hand in Hand mit BIM; beide beinhalten Elemente. Der Hauptunterschied besteht jedoch darin, dass der digitale Zwilling die Interaktion einer Person mit der Umgebung und einem Element simuliert. Ein virtueller Zwilling eines physischen Objekts liefert Informationen über den aktuellen Zustand geschaffener Ökosysteme und Infrastrukturen sowie deren Auswirkungen auf die Nutzer.

Das Computermodell integriert Informationen in eine zentrale, für alle zugängliche Umgebung. Das BIM-Modell ist in der Regel statisch, während der digitale Zwilling dynamisch ist und sich im Laufe der Zeit verändert. Digitale Zwillinge ermöglichen es, verschiedene Szenarien und Bedrohungen, wie beispielsweise die Auswirkungen von Naturkatastrophen, Notfällen, Bränden oder den Einsturz von Bauteilen, durch Simulationen zu testen. Basierend auf dem BIM-Modell kann der digitale Zwilling mit diesen Informationen „experimentieren“, indem er verschiedene Datenblöcke integriert. Dadurch wird seine Vorhersagefunktion zu einer seiner größten Stärken. Das Erkennen potenzieller Probleme, beispielsweise ob ein Bauwerk den erwarteten Belastungen standhält, ermöglicht es Bauherren, übermäßige Kosten zu vermeiden, Prozesse zu optimieren und frühzeitig Anpassungen vorzunehmen.

 Blockchain-Technologie

In dieser Konstruktion wird die Blockchain in Form von Smart Contracts implementiert, die als „Administrator“ für alle Vertragsparteien fungieren. Das digitale Protokoll des Smart Contracts ist im Blockchain-Netzwerk implementiert.

Die Blockchain-Technologie wurde ursprünglich für Kryptowährungstransaktionen entwickelt, ihre Sicherheit und Transparenz lassen sich aber auch in komplexen Prozessen mit mehreren Beteiligten, wie beispielsweise im Bauwesen, effektiv einsetzen. Ihr Vorteil liegt darin, dass keine Zwischenhändler wie herkömmliche Datenbanken benötigt werden; Informationen werden direkt zwischen den Endnutzern ausgetauscht (Peer-to-Peer-Systeme fungieren als Server und sind über das Internet verbunden), ohne einen zentralen Computer.

Blockchain sind digitale Informationen, die in einer öffentlichen Transaktionsdatenbank (Block) gespeichert sind und von Peer-to-Peer-Computersystemen kontrolliert oder von einem Netzwerk von Computern (Chain-to-Chain) verifiziert werden.

Jedes Gerät in der Blockchain enthält unterschiedliche Arten von Informationen, wie beispielsweise den Nachweis einer Banktransaktion, einen Vertrag, eine Eigentumsurkunde oder eine Authentifizierung. Die Datensicherheit der Blockchain wird von jedem Teilnehmer selbst kontrolliert, der für den Schutz seines Informationsanteils durch eine digitale Signatur verantwortlich ist. Dies gewährleistet einen schnellen und sicheren Informationsaustausch und vermeidet die Einbindung Dritter, wie etwa einer Bank. Die Dezentralisierung der Vorgänge, bei der Verantwortung und Garantien den Teilnehmern der Blockchain zugewiesen sind, ist der Hauptvorteil der Blockchain.

Ein Smart Contract ist ein digitales Protokoll, das auf einer Blockchain implementiert wird, um Vertragsbedingungen zu erfüllen. Obwohl verschiedene Parteien am Bauprozess beteiligt sind (unterschiedliche Unternehmen, Bauunternehmer und Lieferanten), werden alle Projektdaten zentral gespeichert, was die Projektüberwachung und -steuerung erleichtert. Mithilfe der Blockchain-Technologie können Projektdaten effizienter und in Echtzeit verfolgt und verarbeitet werden, ohne dass Dritte involviert sind. Die Blockchain-Technologie sorgt für Transparenz im gesamten Bauprozess, gestaltet ihn offen und optimiert Arbeitsabläufe. Darüber hinaus erleichtert sie die Zusammenarbeit und die notwendige Entscheidungsfindung, minimiert Risiken und beugt Streitigkeiten vor.

Welchen Nutzen kann die Blockchain-Technologie der Bauindustrie bringen?

• Zahlungen
• Transaktionsausführung
• Gebäude-/Anlageninspektion
• Transparenz und Sicherheit in den Prozessen
• Konfliktlösung

Blockchain reduziert generell die Prozessfragmentierung, hilft bei der Nachverfolgung jeder Projektphase und ermöglicht eine effizientere Ressourcenallokation. Tatsächlich handelt es sich um eine Technologie, die direkt mit aktuellen Cloud-basierten SaaS-Lösungen konkurrieren kann.

Es ist offensichtlich, dass die großflächige Digitalisierung und die Implementierung von BIM-Technologien in der Bauindustrie aufgrund der Marktnachfrage voranschreiten werden, da Effizienz sowie Zeit- und Kostenreduzierung immer wichtiger werden. Bauprozesse werden intelligenter – nicht nur im computergestützten Entwurf, sondern auch in den Bauabläufen selbst, indem Roboter, 3D-Druck, Sensoren sowie intelligente Materialien und Technologien zum Einsatz kommen. Zweifellos werden diese neuen Technologien die Rentabilität des Bausektors beeinflussen, da sie darauf abzielen, alle Projektphasen – von der Vorstudie bis zum Anlagenbetrieb – zu optimieren.

Quelle: https://www.planradar.com/es/