Die Weiterentwicklung der Baumaschinen

Die Baubranche befindet sich im Wandel. Einerseits setzen sinkende Budgets die Projektbetreiber zunehmend unter Druck, andererseits wird der Fokus zunehmender auf das Thema Nachhaltigkeit gelegt. Die jüngsten technologischen Entwicklungen helfen allerdings dabei, die Einsatzmöglichkeiten von Baumaschinen zu erweitern. Dadurch ergeben sich zwar neue Herausforderungen, aber gleichzeitig auch spannende Möglichkeiten, um Bauprojekte nachhaltiger und kosteneffizienter zu gestalten.
In den letzten Jahren hat die Baumaschinenindustrie erhebliche Fortschritte gemacht. Hersteller investieren intensiv in Forschung und Entwicklung, um Maschinen leistungsfähiger, sicherer und umweltfreundlicher zu gestalten. Ein wichtiges Ziel im Rahmen dessen sind autonome Baumaschinen und Baufahrzeuge, die, ausgestattet mit modernster Sensorik und künstlicher Intelligenz, Baustellen regelrecht revolutionieren sollen. Die Maschinen übernehmen Aufgaben wie Aushubarbeiten, Erdbewegung oder Materialtransport und führen diese autonom aus. Dadurch wird die Effizienz auf der Baustelle gesteigert und gleichzeitig das Risiko von Arbeitsunfällen reduziert.
Zeppelin und Caterpillar arbeiten beispielsweise mit Hochdruck an der „Baustelle der Zukunft“, die deutlich digitaler, vernetzter und innovativer werden soll. Schon jetzt führen Baumaschinen ihre Arbeitsschritte (teil-)automatisiert aus, sind miteinander vernetzt und können untereinander kommunizieren, um Prozesse auf Baustellen so einfach und effektiv wie möglich zu gestalten. Auch nachhaltige Antriebe und der Einsatz Künstlicher Intelligenz werden eine immer größere Rolle spielen. „Der digitale Wandel ist in unserem Geschäft allgegenwärtig. Unsere Kunden erwarten unabhängige, ganzheitliche und langfristige Lösungen und erhalten dabei auch eine entsprechend hohe Unterstützung und Qualität, sobald sie Caterpillar und Zeppelin als Partner auswählen“, erklärt Peter Gerstmann, seines Zeichens Vorsitzender der Geschäftsführung von Zeppelin.

Ein wichtiger Faktor, damit autonome Baufahrzeuge tatsächlich zum Einsatz kommen können, ist die Vernetzung durch Telematik-Systeme. Denn mittels vernetzter Telematik lässt sich eine präzise Überwachung und Steuerung von Maschinenflotten ermöglichen. Echtzeitdaten über Einsatzzeiten, den Maschinenzustand und die jeweilige Position des Baufahrzeugs helfen, Wartungsintervalle zu optimieren und Ausfallzeiten zu minimieren.
Komatsu Europe/Kuhn Baumaschinen arbeitet beispielsweise an der Flottenmanagement-Gesamtlösung „Smart Quarry Site“, welche sich auf die Schlüsselbereiche Baustellenmanagement, CO2-Emissionen, Kraftstoffverbrauch, Produktion, Sicherheit, Wartung und Zustand der Maschinen für den Bergbau und große Tiefbauprojekte konzentrieren soll.
Das System liefert dafür unter anderem Nutzlastdaten und Produktionsraten in Echtzeit von allen Maschinen der jeweiligen Flotte. Das System zeigt Verbesserungspotentiale und Engpässe auf, sodass Sicherheit und Produktion gesteigert und die Betriebskosten gesenkt werden können, wie Daniel Heussen, General Manager Business Transformation bei Komatsu Europe erklärt. „Smart Quarry Site bietet unseren Kunden in Steinbrüchen und Großbaustellen jederzeit einen Echtzeit-Überblick über die Bewegungen und den Zustand aller Maschinen und ermöglicht es, Chancen zu erkennen und Ziele zu erreichen. Wichtige KPIs – also Einsatzparameter – für die gesamte Flotte, wie Nutzlast, Kraftstoffverbrauch und Maschinen­arbeitszeit, werden gemeldet, damit Bauleiter fundierte Entscheidungen treffen können, ohne stundenlang Rohdaten analysieren zu müssen.“
Fahrer*innen können sich mit einer eigenen ID in das System einloggen und haben dadurch Zugriff auf die gewünschten Informationen. Der Bildschirm in der Kabine gibt dabei in Echtzeit Auskunft über die aktuelle Nutzlast, die Materialart und den Zielort. Zudem können Daten den Maschinen über ein Netzwerk von Gerät zu Gerät ausgetauscht werden. Wenn eine Maschine keine Netzwerkverbindung hat, werden die über das Netzwerk ausgetauschten Daten automatisch übermittelt, sobald eine der verbundenen Maschinen wieder in Reichweite ist. Benutzerfreundliche Dashboards und die Echtzeit-Ansicht sollen überdies auch den Mitarbeiter*innen im Büro den schnellen Zugriff auf Flotten- und Produktionsinformationen erlauben.

Flottenmanagement spielt auch für Huppenkothen eine wichtige Rolle. So wird das hauseigene „HuppiFleetManagement“ (HFM) laufend weiterentwickelt, dementsprechend kommen auch kontinuierlich neue Funktionen hinzu, Lukas Steuer, CTO bei Huppenkothen, erläutert. „Mittels Remotezugriff via Telematik können zahlreiche Informationen wie Standort-, Nutzungs-, Leistungs- und Wartungsdaten nahezu in Echtzeit ausgelesen werden. Das ermöglicht eine sehr wirtschaftliche Nutzung der neuen Baumaschinen.“
Auch bei Liebherr ist Digitalisierung ein wichtiger Treiber für Innovationen und Neuheiten, da sie die Effizienz von Prozessen steigert und zur Schonung wertvoller Ressourcen beiträgt. Daneben eröffnen Informationstechnologien und digitale Vernetzung Möglichkeiten, Produkte und Services weiterzuentwickeln und kundenzentrierte Lösungen entlang der gesamten Customer Journey zu realisieren, wie das Unternehmen betont. So soll beispielsweise das Liebherr-eigene „Remote Control System für Planierraupen“ den Arbeitsalltag revolutioniert. Das System eignet sich für alle Planierraupenanwendungen und besteht aus einem „Teleoperationsstand“, einem hochmodernen Bediener*innenarbeitsplatz mit allen notwendigen Bedienelementen und Systeminformationen.
Zudem gibt es Kameras für verschiedene Blickwinkel und Ansichten, Mikrofone für die Aufnahme von Maschinengeräuschen sowie Funkempfänger und -sender. Das hochauflösende Videosignal für den Hauptmonitor bietet einen vollständigen Überblick über die Baustelle und die Umgebung der Planierraupe. Das optionale aktive Personenerkennungssystem identifiziert Personen und Hindernisse im Arbeitsbereich. Das schützt die Planierraupe vor Schäden und vermeidet Unfälle. Die Teleoperation erlaubt einen schnellen Schichtwechsel zwischen den Fahrern und reduziert Leerlauf- und Ausfallzeiten. Da der Fahrer nicht mehr an die Maschine gebunden ist, ermöglicht das System auch die Erschließung neuer Abbaugebiete im Miningbereich oder den Zugang in Gefahrenzonen. Damit erweitert sich das Einsatzspektrum der Planierraupen.
Für das Remote Control System werden dem Hersteller zufolge unterschiedliche Ausprägungen zur Verfügung stehen. Mit der On-site-Lösung können Maschinen direkt auf der Baustelle oder in der Mine ohne Sichtverbindung ferngesteuert werden. Für größere Distanzen stehen Relais-Stationen zur Verfügung. Zudem werde, verspricht das Unternehmen, künftig die Möglichkeit bestehen, das System auch off-site, mittels Internetverbindung, zu betreiben. Die Einsatzmöglichkeiten reichen von Miningeinsätzen über die gesamte Palette der Erdbewegung, zu allen Segmenten der Krantechnik bis hin zum Warenumschlag und der Hafenlogistik. Zusammen mit den modernen Assistenzsystemen, die für den Einsatz auf ferngesteuerten Maschinen unabdingbar sind, werte das System den „Arbeitsplatz der Zukunft“ für Bediener*innen auf und mache dadurch das Berufsbild auch langfristig zukunftssicher.

Auch die Elektrifizierung von Baufahrzeugen gewinnt aktuell an Fahrt. Elektrische Bagger, Radlader und Kompaktlader sind längst keine Zukunftsmusik mehr, sondern finden sich immer häufiger auf Baustellen. Sie bieten nicht nur eine geringere Umweltbelastung, sondern auch niedrigere Betriebskosten. Hybridantriebe, die Diesel- und Elektromotoren kombinieren, ermöglichen eine flexible Nutzung bei gleichzeitig reduzierten Emissionen. Doch nicht nur die Fahrzeuge, die kompletten Baustellen werden in den kommenden Jahren deutlich stärker elektrifiziert werden, um lokale und globale Klimaziele zur Reduktion von Emissionen zu erreichen. Die Betreiber von Baustellen haben daher, entsprechend den bestehenden und kommenden Emissionsvorschriften, einen dynamisch wachsenden Bedarf an Energie zur lokal emissionsfreien Versorgung von vollelektrisch und hybrid betriebenen Baumaschinen.
Hier setzt beispielsweise Liebherr mit dem unlängst entwickelten, mobilen Energiespeichersystem „Liduro Power Port“ (LPO) an. Mit diesem können Hybrid oder vollelektrisch betriebene Baumaschinen, Baufahrzeuge und Anlagen lokal emissionsfrei betrieben oder geladen werden. Die hohe Leistungsdichte und kompakte Bauform des LPO ermöglichen eine effiziente und flexible Versorgung von Maschinen und Baustellen mit unterschiedlichsten Leistungsanforderungen, wie der Hersteller betont.
Das Serienprodukt steht in verschiedenen Leistungsbereichen mit bis zu 160 kW/kWh zur Verfügung und kann mit bis zu 32 A geladen werden. Zudem kann die Lösung gleichzeitig geladen als auch entladen werden. Die Energie- und Zustandsüberwachung erfolgt über eine lokale Steuerung und zusätzlich über eine digitale App für Desktop-Geräte, Smartphones und Tablets. Der Energiespeicher kann dabei einen nicht ausreichenden Netzanschluss ergänzen oder als „Inselnetz“ eingesetzt werden – also dann, wenn kein Netzanschluss vorhanden ist. Durch den Einsatz des LPO als Ergänzung des Netzanschlusses kann die Dimensionierung der Netzanschlussleistung deutlich reduziert werden, da der Energiespeicher die Lastenspitzen der Maschinen abdeckt, verspricht das Unternehmen.

Selbst die Steuerung der Fahrzeuge hat sich in den vergangenen Jahren massiv gewandelt. „Was die Steuerung von Baumaschinen anbelangt, geht die Entwicklung Richtung ‚Gamification‘“, erläutert Huppenkothen-CTO Steuer. „Das Design der Joysticks wird laufend angepasst. Die Steuerung von Funktionen wandert auf den Joystick und Wippschalter fallen weg. Der Fokus beim Engineering liegt hier ganz klar auf einfacher und intuitiver Bedienung. Ergänzt wird diese Entwicklung durch neue Touchdisplays. Zahlreiche Funktionen werden hier übersichtlich angesteuert.“
Gamification bezieht sich auf die Integration von Spielmechaniken in Arbeitsprozesse, um Engagement, Lernbereitschaft und Produktivität zu erhöhen. Typische Elemente der Gamifizierung sind Punktesysteme, Ranglisten, Abzeichen und Belohnungen für das Erreichen bestimmter Ziele oder die Ausführung spezifischer Aufgaben. Die Steuerung von Baufahrzeugen und -maschinen kann durch gamifizierte Systeme erheblich verbessert werden. Durch den Einsatz von Spielmechaniken werden die Maschinenbediener*innen nicht nur besser geschult, sondern auch motivierter, ihre Aufgaben präziser und sicherer auszuführen. „Der Bagger entwickelt sich weg vom reinen ‚Grabgerät‘ hin zu einem ‚Trägergerät‘, einem Multifunktionstool. Mit zahlreichen Anbaugeräten können unterschiedlichste Aufgaben erledigt werden. Das wiederum macht eine Ausstattung des Baggers mit einem Schnellwechselsystem ‚HuppQuick‘ sinnvoll“, unterstreicht Steuer.
Ein wichtiger Aspekt der Gamification ist die Nutzung virtueller Trainingsprogramme. Diese Simulatoren bieten eine sichere Umgebung, in der Bediener*innen verschiedene Szenarien durchspielen und ihre Fähigkeiten verbessern können. Realistische Nachbildungen von Baustellen und Maschinen ermöglichen es den Nutzer*innen zudem, ihre Kompetenzen zu erweitern, ohne das Risiko von Unfällen oder Maschinenschäden.
Daneben sind Baumaschinen heute zunehmend mit Sensoren und vernetzten Systemen ausgestattet, die Echtzeitdaten sammeln. Diese Daten können genutzt werden, um den Bediener*innen sofortiges Feedback zu geben. Beispielsweise können Fahrer*innen Punkte sammeln, wenn besonders kraftstoffeffizient gefahren oder präzise Manöver ausgeführt werden. Solche Belohnungssysteme fördern ein verantwortungsbewusstes Verhalten und kontinuierliche Verbesserung.