CoBotCraftLab – Labor für Mensch-Roboter Kollaboration und digitales Handwerk

• Fachliche Zuordnung: Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 533325395

Die Hochschule Bochum beantragt die Beschaffung einer Roboterzelle für die automatisierte kollaborative Fertigung im Bauwesen. Diese Fertigungszelle besteht aus 6 kollaborativen Robotern mit Einzelnutzlasten von je 20-25 kg, die auf Linearachsen beweglich gelagert sind und über Werkzeugwechselsysteme mit anwendungsspezifischen oder generalistischen Manipulatoren ausgerüstet werden. Das Gesamtsystem verfügt über 42 Freiheitsgrade der Bewegung und soll so ein weites Spektrum automatisierbarer Aufgaben aus dem Bereich des Bauwesens ausführen können. Hierzu gehören u.a. die additive Fertigung komplexer Bauteile, die automatisierte und kollaborative Vorfertigung von Bauteilkomponenten, das automatisierte Anwenden von Werkzeugen wie z. B. Bohrern und Fräsen im Bereich der Fügung von Leichtbau-Konstruktionen, sowie Anwendungen aus dem Bereich der zerstörungsfreien Baustoffprüfung. Das beantragte Großgerät trägt maßgeblich zum Aufbau einer interdisziplinären Laborumgebung zur Erforschung von Arbeitsweisen für die kollaborative Fertigung mit Handwerkern und Robotern im Bauwesen bei. Der innovative Ansatz liegt darin, durch den Aufbau des Großgeräts unter Verwendung von kleinmaßstäblichen Cobots eine zeitgleiche und kollaborative Fertigung zwischen Menschen und Robotern zu ermöglichen, die die präzise und schnelle Fertigung einer Vielfalt an Prototypen aus unterschiedlichen Werkstoffen im 1:1 Maßstab erlaubt. In dieser Arbeitsumgebung sollen so kollaborative Workflows unter Beteiligung von Robotern und Menschen, sowohl in getrennten als auch gemeinsamen Arbeitsräumen erprobt werden können. Über die prototypische Fertigung von Demonstratoren sollen so Forschungsfragen in den Handlungsfeldern „Digitalisierung des Bauens und des Handwerks“, „Demographischer Wandel und Sicherheit“ und „Neue Verfahren des zirkulären Bauens“ beantwortet werden. Mit dem beantragten Großgerät wird die Entwicklung von Arbeitsabläufen und Aufnahme von Prozessdaten angestrebt, die die Grundlage für die Beantwortung der folgenden Forschungsfragen darstellen: Inwiefern sind robotische Prozesse in der Lage, herkömmliche handwerkliche Prozesse abzubilden, traditionelle Techniken zu reanimieren und diese auf Bauprozesse zu übertragen und zu skalieren? •Lassen sich gemeinsame Arbeitsräume (raumgleich und zeitgleich) von Handwerkern und Robotern konzipieren, die auf effiziente Art und Weise die Herstellung von Bauprodukten, z. B. Einbauelemente im Wohnungsbau, ermöglichen? •Wie verändern sich Anforderungen an Arbeitssicherheit und Ergonomie im Rahmen des digitalen Handwerks und des demografischen Wandels? •Wie lässt sich die existierende Lücke zwischen dem Erfahrungswissen des Menschen und der Präzision und Schnelligkeit der Robotik im Kontext von Bauprozessen schließen? •Können kollaborative Mensch-Roboter-Interaktionen im Sinne einer kommenden Kreislaufbauwirtschaft über die synthetisierende Funktion hinaus auch zu demontierenden und analytisch sortierenden Prozessen genutzt werden?

• DFG-Verfahren: Großgeräteinitiative
• Großgeräte: Kollaborative Fertigungszelle für die Herstellung von Holzständerwerken
• Antragstellende Institution: Hochschule Bochum
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Daniel Schilberg
• Mitverantwortliche: Professor Erhard An-He Kinzelbach; Professor Sven Pfeiffer