Építőipari robotok: építés innovációja és alkalmazása a modern építőiparban
A robotika tudománya olyannyira szerteágazó, hogy még a „robot” fogalmára sincs egyöntetűen elfogadott definíció, sem általánosan elismert kategorizálás; a technológia fejlődésével több meghatározás is született az idők folyamán.
Az építőipar munkaerő-igényes ágazat.
A világ népességének rohamos növekedésével azonban egyre gyorsabban és egyre több ember számára kell megfizethetőbb lakhatást, illetve közlekedési és közmű-infrastruktúrát biztosítani, ami a hatékonyság növelése nélkül nehezen képzelhető el.
Az építőipar lassú termelékenysége és a technológiai innovációk elterjedésének korlátai miatt kiemelt figyelem övezi az építőipari robotok és automatizált rendszerek szerepét.
Az ipari robotok és automatizált eljárások a munkaerő-szükséglet csökkentését, a költségek mérséklését, a termelékenység és a minőség javítását is lehetővé tették más ágazatokban, és ezt az építőiparra is át lehet ültetni.
Alkalmazásuk révén a munkabalesetek számát is csökkenthetik, valamint a veszélyes feladatokat át tudják vállalni az élő munkaerőtől.
Az építőipari robotizált rendszerek 1960-as évektől kezdve fejlődnek, de az építőipar sajátosságai miatt a fejlődés mégis lassabb ütemű és kisebb mértékben eredményes.
Ez az alcsoport az építőiparban alkalmazott 3D-nyomtatókat foglalja magába, amelyek épületek vagy építészeti elemek nyomtatására alkalmasak.
Az előregyártott épületelemek minőségének javítása és a termelékenység növelése a robottechnológia alkalmazásának fő célja az előregyártó rendszerekben.
Ezek a rendszerek szabályozott környezetben működnek, előre telepített módon vagy robotpályán mozognak, és meghatározott célfeladatokat látnak el, például az előregyártott acélszerkezetek hegesztési munkáit vagy a kötéseket fa tartószerkezetek esetén, vagy a betonból készülő szerkezeti elemeknél a betonozási munkát.
Ez az alcsoport az építőiparban alkalmazott 3D-nyomtatókat foglalja magába. Ezek az eszközök épületek vagy építészeti elemek nyomtatására alkalmasak.
Rengeteg megoldással találkozhatunk a piacon a 3D-nyomtatók méretét és működési elvét tekintve: vannak, amelyek csak egy rögzített pozícióban képesek nyomtatni; mások mozgatható kar segítségével egy hatósugáron belül szabadon tudnak dolgozni, illetve vannak, amelyek lánctalpak segítségével akár a pozíciójukat is tudják változtatni.
Kísérleteznek továbbá olyan 3D-mininyomtatók alkalmazásával is, amelyek között az adott szerkezet nyomtatási munkája felosztható, és így párhuzamosítva a munkafolyamatokat, alkalmazásukkal akár további nyomtatási idő is megspórolható.
A 3D-nyomtatás - használatát tekintve - környezetbarát technológiának számít, hiszen helyesen alkalmazva (fölösleges elemeket nem nyomtatva) nem termel sok hulladékot.
A különböző építési helyszíneket jellemző változatosság és az ehhez történő alkalmazkodás komoly kihívást jelent a robotok építéshelyi alkalmazása szempontjából.
Itt tehát kompromisszumokat kell kötnünk: a megoldást jellemzően egy mobil platformra rögzített, de csak egy adott feladatra kialakított roboteszköz jelenti, például falfestés vagy falazási feladatok esetén.
A robotok építéshelyszínen történő alkalmazásának másik útja a helyszíni előregyártáshoz kapcsolódik, amikor egy konkrét célfeladat ellátására fejlesztett robot ellenőrzött körülmények között, de az építési helyszínen kialakított munkaterületen végzi el az adott feladatot, építi meg a szerkezetet stb.
Az első építőipari robotokat Japánban fejlesztették ki a moduláris házak elemeinek minőségének javítására (1. csoport: Építési helyszínen kívüli előregyártó rendszerek).
Valójában ezeknek a robotoknak az adoptálására vezethető vissza a japán autógyártást meghatározó robotok sikeres alkalmazása is.
Később megjelentek az építési robotok az építkezéseken, és összefüggő, automatizált építéshelyi rendszereket fejlesztettek ki (2. csoport: Építéshelyszíni automatizált és robotizált rendszerek).
A legújabb fejlesztések eredményeként létrejöttek a minőségellenőrzési, monitorozási és karbantartási feladatokat ellátó robotok, illetve autonóm járművek (3. csoport: Drónok és autonóm járművek).
Végezetül a negyedik csoportba tartozó exoskeletonok olyan viselhető mechanikus eszközök, amelyek fokozzák, kibővítik a felhasználó fizikai képességeit.
A fenti négy csoportba sorolt eszköz mindegyike az építőipar hatékonyságának növelésére jött létre, a közöttük lévő kapcsolat egyre erősebbé válik, a csoportosítások közötti határok egyre inkább elmosódnak.
Az építési helyszínen kívüli előregyártás esetén a robottechnológia alkalmazásának fő célja - a más iparágaknál alkalmazott üzemi gyártástechnológiákhoz hasonlóan - az előregyártott épületelemek minőségének javítása és a termelékenység növelése.
A robotok alkalmazása jellemzően szabályozott környezetben történik, ahol előre telepített módon vagy robotpályán mozogva meghatározott célfeladatokat látnak el; ilyen célfeladatok lehetnek például az előregyártott acélszerkezetek hegesztési munkái, a fa tartószerkezetek esetén a kötések kialakítása, vagy betonból készülő szerkezeti elemek esetén maga a betonozási munka.
Az építőipari robotizált rendszereknek az ellentmondásos fejlődési üteme ellenére is egyre fontosabb szerep jut a hatékonyság növelésében, és a cikk a trendek és megoldások közép- és hosszú távú kilátásait vizsgálja a zöld építésgazdaság szemszögéből.
A 2024-es kutatási jelentések szerint az építőiparban egyre több vállalat alkalmaz robotokat megfigyelésre vagy munkaerő-támogatásra, és egyre kevesebb olyan vállalkozás van, amely teljesen elzárkózna a robotizációtól.
Az idei felmérésben megkérdezett vállalkozók közel kétharmada már alkalmaz robotokat, főként megfigyelésre vagy munkaerő-támogatásra, de 35 százalékuk autonóm nehézgépeket használ, míg csak 6 százalék említette a prefabrikációs feladatokhoz alkalmazott robotikát.
Tyler Sewall kutatási igazgató szerint a robotika iránti növekvő érdeklődés mögött az építőipar egyre erősödő munkaerőhiánya áll.
A jelentés kiemeli Dusty Robotics cég példáját mint az egyik legelterjedtebb és legjobban értékelt robotikai szolgáltatót, de megjegyzi, hogy az iparág még nem fogadta el széles körben a robotikát, és akadályai továbbra is jelentősek.
A költségek szintén visszatartó erővel bírnak, mivel a robotikai megoldások magas kezdeti költségei sok kisebb vállalkozás számára megfizethetetlenek.
Az amerikai BuiltWorlds hálózat éves jelentései rávilágítanak az iparág technológiai adaptációinak trendjeire, és azt mutatják, hogy egyre több cég nyitott a technológiai újításokra, ugyanakkor a teljes körű átvétel még fokozatosan történik.
Magyarországon is növekszik az ipari robotok alkalmazása: 2022-ben 10 000 dolgozóra 115 ipari robot jutott, és ez a szám 2023-ban és 2024-ben is emelkedett.
Az autóipar, az elektronikai szektor, a logisztika és a csomagolástechnika a növekedés motorjai Magyarországon is.
A robotika és az automatizáció ipari szinten eltérő ütemben fejlődik, és az építőipar sokáig konzervatív volt ezen a téren.
Építkezési terepre nyomtató robot gyorsítja a kivitelezést, és egyre több vállalat vizsgálja a helyszíni nyomtatás gyakorlati lehetőségeit.
Így dolgoznak együtt a robotok emberi beavatkozás nélkül
Az idei felmérés hangsúlyozza, hogy az építőipar még nem érte el a széles körű elfogadást a robotika terén, de a trendek előrevetítik a fokozatos terjedést a közeljövőben.
Innovatív építőanyagok és technológiák összefüggései a robotikával
Az építőipar robotizációja és az innovatív anyagtechnológiák összhangban állnak a fenntarthatósági célokkal és a hatékonyság növelésével a zöld építésgazdaságban.
| Robotcsoport | Kihívások | |
|---|---|---|
| Építési helyszínen kívüli előregyártás | hegesztés, kötéskialakítás, betonozás | környezeti variabilitás |
| Építéshelyszíni automatizált és robotizált rendszerek | összetett építéshelyi folyamatok automatizálása | hardver-korlátozások, karbantartás |
| Drónok és autonóm járművek | ellenőrzés, monitorozás, karbantartás | adatbiztonság, repülési szabályozások |
| Exoskeletonok | fizikai tehercsökkentés, teljesítmény növelés | ergonómiai illeszkedés |
Az építéshelyszíni nyomtatás és a helyszíni előregyártás összefüggéseiben a robotok adaptációja a terep sajátosságaihoz igazodik, és ezt a rugalmasságot a mobil platformokra szerelt eszközök adják.
Az edge computing használata fontos a valós idejű adatok feldolgozásában, mert az IoT-eszközök számának növekedése esetén a központi felhőigény túlzott hálózati terhelést okozna.