von Alethya Cuberos
Technologien für den Übergang des Bausektors zur Kreislaufwirtschaft
Neben der Umsetzung von Strategien der Kreislaufwirtschaft, wie der Verlängerung der Lebensdauer von Gebäuden, der Neugestaltung mit Blick auf die Kreislaufwirtschaft, der Wiederverwendung von Komponenten und dem Recycling von Materialien. Wir sollten auch die Entwicklung neuer Technologien im Auge behalten, die dazu beitragen, die Umsetzung zu skalieren. Daher Künstliche Intelligenz (KI) hat begonnen, in verschiedenen Branchen eine wichtige Rolle zu spielen, und könnte sich auch auf den Wandel im Baugewerbe auswirken. Sie hat das Potenzial, Folgendes zu beeinflussen Infrastrukturprojekte positiv, indem sie Aufgaben wie robotergestützte Sortierung, automatische Bewertung gebrauchter Produkte und Empfehlungen für deren Wiederverwendung, Wiederverkauf, Reparatur oder Recycling zur Maximierung des Werterhalts ermöglicht.
Was sind die Anwendungen von KI im Kreislaufbau?
KI kann eine zentrale Rolle bei der Entwicklung von Technologien zur Abfallvermeidung in verschiedenen Projektphasen spielen. Beispielsweise können KI-Tools wie maschinelles Lernen und Computer Vision vor Beginn des Rückbauprozesses die Machbarkeit der Wiederverwendung, des Recyclings oder der Konservierung von Materialien bewerten.
Dies kann die Sanierungsmöglichkeiten und die Ressourceneffizienz insgesamt erheblich verbessern. Darüber hinaus verbessert der Einsatz von Robotern die Qualität der Rückbauarbeiten, da sie eine präzisere, zuverlässigere und genauere Sortierung der wiederverwertbaren Materialien gewährleisten.
AI für Audits vor dem Abriss
Eine erfolgreiche Kreislaufwirtschaft hängt davon ab, dass Materialien so lange wie möglich in Gebrauch bleiben. Die Techniken und Verfahren zur Konservierung oder Wiederverwendung von Materialien können jedoch zeit- und kostenintensiv. Die Verfahren zur Bestandsaufnahme von Gebäuden oder zur Bewertung des Nachnutzungspotenzials vor Abriss- und Renovierungsarbeiten werden jetzt eingesetzt, um sicherzustellen, dass alle Marktteilnehmer auf jeder Stufe der Wertschöpfungskette über eine angemessene und einheitliche Datentiefe verfügen.
Im Vereinigten Königreich ist das Unternehmen als Wiederverwendbar konzentriert seine Bemühungen auf Audits vor der Entwicklung, vor dem Abriss und vor der Sanierung zur Unterstützung von Nachhaltigkeitsstandards.
In Deutschland wurde die kürzlich veröffentlichte DIN SPEC 91484 widmet sich der Entwicklung eines Verfahrens zur Erleichterung hochwertiger Nachnutzungspraktiken, die von der Vermeidung über die Wiederverwendung bis hin zum Recycling reichen und gleichzeitig die Wiederverwendung von Materialien fördern sollen. Dieser Prozess umfasst zwei wichtige Phasen: eine Voruntersuchung und eine detaillierte Bewertung. Das Dokument beschreibt die spezifischen Informationen, die für die Bewertung des individuellen Nachnutzungspotenzials von Bauprodukten erforderlich sind, einschließlich der Daten in Bezug auf den Standort des Gebäudes, das Baujahr, die Gebäudeklasse und die Nutzungsart. Auf der Grundlage dieser grundlegenden Informationen können erste Feststellungen über die Eignung von Bauprodukten für die Wiederverwendung getroffen werden. Anschließend erfolgt die detaillierte Bewertung durch die Erstellung von Gutachten. Darüber hinaus werden in dem Dokument die für die Überwachung dieses Prozesses verantwortlichen Akteure beschrieben, zu denen Architekten, Bauingenieure, Gefahrstoffgutachter, Abbruchunternehmen, Bauaufsichtsbehörden, Denkmalschutzbehörden und andere gehören.
Durch die Kombination dieses Ansatzes mit der KI-Technologie könnte der Prozess erheblich skaliert werden.
Im Jahr 2020 wurden im Rahmen eines Projekts im Vereinigten Königreich Deep Neural Networks (DNN) eingesetzt, um die Verwertungs- und Abfallmengen in Gebäuden vor dem Abriss vorherzusagen. Die Methode, Auf der Grundlage von 2280 Abrissprotokollen wurde eine beeindruckende durchschnittliche Vorhersagegenauigkeit von 97% für das Recycling und die Wiederverwendung von Deponiegut erreicht, was einen systematischen Ansatz für die Kreislaufwirtschaft bei Altbaumaterialien ermöglicht. Folglich kann KI eingesetzt werden, um den vorhandenen Gebäudebestand und die Faktoren, die den Abriss eines Gebäudes beeinflussen, zu analysieren. Gleichzeitig werden Probleme im Zusammenhang mit der schlechten Qualität der Daten über Baumaterialien im Laufe der Zeit gelöst. Dieser Vorteil ergibt sich aus der Erwartung, dass die KI mit der Zeit ihre Fähigkeit verbessern wird, die Materialzusammensetzung eines Gebäudes vorherzusagen, wenn die eingegebenen Daten durch Inspektionen und Messungen validiert werden (Quelle).
DNN wurde auch angewendet von Forscher um ein bildverarbeitungsbasiertes System zur Automatisierung der Bestandsverwaltung in Industrieanlagen zu entwickeln, insbesondere in einer Fertigungslinie für Fensterschneidestationen. Durch die Anwendung von konturbasierten Bildverarbeitungsalgorithmen und Deep-Learning-Klassifizierungsmodellen erreichten sie eine Genauigkeit von 90% bei der Quantifizierung des Abfalls während des Schneidevorgangs. Dieses System hat das Potenzial, die kontinuierliche Datenerfassung für die Bestandsaufnahme von Gebäuden zu rationalisieren.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sich diese Entwicklungen derzeit noch in der Forschungsphase befinden, da es noch keine marktreifen Projekte gibt.
KI-gesteuerter robotergestützter Rückbau
Der Rückbau von Gebäuden ist ein zeit- und arbeitsintensives Verfahren. Der Abriss führt in der Regel zur Zerstörung und Entsorgung wertvoller Baumaterialien und Bauteile. Dies führt zu einer erheblichen Verschwendung von Ressourcen, einschließlich Materialien wie Beton, Stahl und Holz, die wiederverwendet oder neu eingesetzt werden könnten.
Heute könnte die Integration von KI-gesteuerten Rückbaurobotern das Spiel neu gestalten. Wie ist der aktuelle Stand der Entwicklung?
Effizienz von Rückbau und Abriss: KI-gesteuerte Roboter können so programmiert werden, dass sie Gebäudeteile wie Wände, Böden und Einbauten sorgfältig demontieren und so entfernen, dass ihr Potenzial zur Wiederverwendung maximiert wird. Diese Roboter sind in der Lage, wertvolle Materialien zu identifizieren und zu bergen, wodurch der mit dem herkömmlichen Abriss verbundene Abfall reduziert wird.
Im Jahr 2022 wird Brokk, der weltweit führende Hersteller von ferngesteuerten Abbruchrobotern, angekündigt die Ergänzung durch den BROKK SURFACE GRINDER 530 für die Entfernung von Materialien wie Farbe und Asbest, die Oberflächenvorbereitung und das Polieren von Wänden, Böden und Decken bei Renovierungs- und Sanierungsarbeiten.
Präzision bei der Demontage: Eine weitere wichtige Anwendung sind die fortschrittlichen Steuerungssysteme, die es den Robotern ermöglichen, präzise und komplexe Arbeiten wie das Durchschneiden von Stahlträgern oder das Entfernen von Betonwänden mit minimalen Auswirkungen auf benachbarte Strukturen auszuführen. Dies ist für Teilrückbauten oder Renovierungsprojekte von entscheidender Bedeutung. Darüber hinaus können KI-gesteuerte Roboter den Rückbauprozess optimieren, indem sie die Gebäudestruktur analysieren und die effizienteste Abfolge von Maßnahmen bestimmen. Dies spart Zeit und Ressourcen und reduziert gleichzeitig die Umweltauswirkungen des Abbruchs.
KUKA Robotertechnik, ein deutscher Hersteller, der sich auf Industrieroboter spezialisiert hat, bietet Roboter mit speziellen Werkzeugen für Aufgaben wie Schneiden und Zerlegen an. Das Unternehmen beteiligt sich auch an dem von der EU finanzierten SmartHandle projektierent und arbeitet mit mehreren europäischen Ländern zusammen. Das Projekt, das von 2023 bis 2025 läuft, zielt darauf ab, die Effizienz und Umweltfreundlichkeit von Handhabungsverfahren zu verbessern. Es umfasst die Entwicklung von KI-basierten Softwarekomponenten für eine bessere Anpassungsfähigkeit und Effizienz, insbesondere bei Prozessen wie der Planung von Mehrarmrobotern und dem KI-basierten Greifen.
Materialsortierung und Recycling: Algorithmen des maschinellen Lernens ermöglichen es Robotern, die mit Kameras, Lidar- und Ultraschallsensoren ausgestattet sind, bei der Demontage von Bauwerken komplizierte Aufgaben selbstständig zu erkunden und auszuführen, indem sie ihre Umgebung verfolgen und auf der Grundlage der gesammelten Informationen Entscheidungen treffen. Diese Autonomie erhöht die Sicherheit und Effizienz von Abbruchrobotern.
KI im robotergestützten Gebäuderückbau hat das Potenzial, das Materialrecycling und die Wiederverwendung zu revolutionieren, indem Sortieralgorithmen zur Trennung von Materialien wie Beton, Stahl und Holz eingesetzt werden. Dadurch werden Deponieabfälle reduziert und wiederverwendbare Materialien bereitgestellt, wodurch eine Kreislaufwirtschaft im Bauwesen gefördert wird.
Zum Beispiel, ZenRobotics hat KI und Robotik eingesetzt, um Bau- und Abbruchabfälle zu sortieren. Die KI-Software, genannt ZenBrain überwacht den Abfall mit Hilfe von Kameras und Sensoren und wertet die Sensordaten aus, um eine Echtzeitbewertung des Abfallstroms zu erstellen. Anhand dieser Auswertung bestimmen die Roboter, welche Teile ausgewählt werden müssen, und trennen die Abfallbestandteile effizient und mit außergewöhnlicher Genauigkeit. ZenRobotics wurde in einer Recyclinganlage in der Schweiz eingesetzt, die 200 Tonnen Bauschutt pro Stunde zurückgewinnt.
Der Weg in die Zukunft
Die Ausweitung der KI und die durchgängige Berücksichtigung des kreisförmigen Bauens bleiben eine wichtige Herausforderung. Sie erfordert nicht nur Systeminnovationen, damit der technologische Fortschritt mit sozioökonomischen und Verhaltensänderungen einhergeht, sondern auch eine Regulierung der potenziellen Vorteile, um Ungleichheiten zu vermeiden.
Ethik und Governance sind wichtig, um das öffentliche Vertrauen zu bewahren und eine faire und verantwortungsvolle Nutzung zu gewährleisten. Unkontrollierte KI-Lösungen könnten zu unlauteren Vorteilen in der Baubranche führen und Bedenken hinsichtlich der Rechenschaftspflicht aufwerfen.
Die Integration von KI in den robotergestützten Abbruch bringt Herausforderungen mit sich, darunter die Notwendigkeit zuverlässiger Algorithmen und des Zugangs zu umfangreichen Daten, die oft in privatem Besitz von Forschungsteams. KI-gestützter robotergestützter Rückbau im Bauwesen ist immer noch ein junges Feld, und es gab mehrere Forschungsprojekte und Prototypen, aber die breite Einführung befand sich noch im Anfangsstadium. Auch die Anschaffungskosten von Abbruchrobotern stellen nach wie vor ein Hindernis dar, insbesondere für kleinere Bauunternehmen.
Ein kürzlich veröffentlichter Bericht von Bericht Ozean, prognostiziert, dass der weltweite Markt für Bau- und Abbruchroboter bis 2032 $2,06 Milliarden erreichen wird, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 16,9% von 2022 bis 2032, angetrieben durch die schnelle Urbanisierung und Industrialisierung in den Entwicklungsländern.
Bei der Bewältigung anspruchsvoller Aufgaben wenden sich einige Bauunternehmer zwangsläufig von der körperlichen Arbeit ab und wenden sich der Robotik zu, und heute gibt es mehrere namhafte Hersteller von Abbruchrobotern wie Advanced Construction Robotics Inc, Apis Cor Inc, Brokk AB, Conjet Ab, Construction Robotics LLC, Husqvarna AB und Dusty Robotics, die eine Vielzahl von Funktionen für ihre Maschinen anbieten.
Sicherlich ist der Einsatz von KI im Bau- und Abbruchgewerbe von Region zu Region unterschiedlich und wird durch Faktoren wie technologische Bereitschaft, Arbeitskosten und regulatorische Strukturen beeinflusst. Da die Vorteile von KI-gesteuerten Robotern jedoch immer offensichtlicher werden, ist zu erwarten, dass ihr Einsatz in den nächsten Jahrzehnten weltweit zunehmen wird. Deutschland, z.B. kürzlich angekündigt seine öffentlichen Mittel für die KI-Forschung innerhalb der nächsten zwei Jahre auf 1,6 Milliarden Euro zu verdoppeln. KI-Strategie. Allerdings ist die AI-Aktionsplan der Bundesregierung zielt mehr auf den Ausbau der KI-Infrastruktur ab als die Bauindustrie, die möglicherweise noch einen weiten Weg vor sich hat, um das volle Potenzial dieser Technologien zu nutzen.
