Autospritzbau: Automatisierter Spritz- und Sprühauftrag Fließfähiger Baustoffe

Das Auftragen von fließfähigen Baustoffen (z. B. Farbe, Putz, Grundierung, Dichtungsschlämme, Schaumisolierung, usw.) auf Wände, Decken und Böden ist ein wichtiger und immer wiederkehrender Prozess, welcher sowohl bei Neubauvorhaben wie auch Sanierungsarbeiten auftritt. Ziel ist die Versiegelung, Dämmung oder (optische) Veredelung der entsprechenden Flächen. Spritz- und Sprühverfahren besitzen hierbei gegenüber dem Auftrag mittels Pinsel, Rolle oder Spachtel einige Vorteile. Zum einen lassen sich damit große Flächen wesentlich schneller beschichten, zum anderen sind Ecken, Winkel und Kanten optimal erreichbar. Auch raue, strukturierte oder filigrane Oberflächen können mit geringem Aufwand überall gleichmäßig beschichtet werden. Aktuell erfolgt der Spritz- und Sprühauftrag manuell. Die gegenwärtigen Entwicklungen im Bausektor (Fachkräftemangel, Demografischer Wandel, Lohnsteigerungen) erhöhen den Druck zu Effizienzsteigerungen und Kostenreduktionen, welche durch eine Automatisierung der Prozesse erreicht werden können. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des Forschungsprojekts „AutoSpritzBau“ ein automatisiertes modulares Spitz- und Sprühsystem (AMSS) als adaptive und trägerunabhängige Roboterplattform entwickelt und validiert. Das System ermöglicht die Integration unterschiedlicher Zerstäubungsmodi, insbesondere Airless-, AirCoat- sowie externe Airmix-Verfahren, und ermöglicht damit die Verarbeitung und Beschichtung unterschiedlicher Baustoffe. Zentrales Funktionselement ist ein adaptiver Spritz- und Sprühkopf dar mit integrierter Sensorik und Rechentechnik für eine wahrnehmungsgesteuerte Prozess- und Bewegungsregelung. Die Forschung umfasste eine umfassende Analyse einer Vielzahl von Baumaterialien, um die Vielseitigkeit des Systems sicherzustellen. Zu den charakterisierten und getesteten Materialien gehörten wasserbasierte Grundierungen, Außenfassadenfarben, Latexfarben für den Innenbereich, hochviskose Oberflächenfüller sowie 1K-Acryl-Boden- und Dachbeschichtungen. Die experimentelle Validierung erfolgte mittels Hochgeschwindigkeitsaufnahmen, um die Zerstäubungsfähigkeit bei unterschiedlichen rheologischen Eigenschaften der Materialien zu beobachten. Durch sein vielseitiges Design, das auf jedem Robotersystem montiert werden kann, lässt sich das AMSS sowohl auf handelsüblichen Industrieroboterarmen als auch auf speziellen mobilen Plattformen wie Wandkletterern oder Drohnen einsetzen. Diese Studie legt neue Designprinzipien für das automatisierte Sprühen fest und belegt, dass ein sensorintegrierter, modularer Ansatz uneinheitliche manuelle Beschichtungen in einen hochpräzisen, datengesteuerten industriellen Prozess verwandeln kann. Die Ergebnisse tragen zu einer nachhaltigeren Bauwirtschaft bei, indem sie Materialabfälle drastisch reduzieren und die Ressourceneffizienz steigern.