Wer wird morgen die Brücke bauen?

Die Geschichte des Brückenbaus ist eine lange Geschichte menschlicher Kreativität. Doch heute steht die Tiefbauindustrie vor einem anderen Problem: Ingenieure fehlen immer häufiger.

Vor Tausenden von Jahren verwendeten Ingenieure in Ägypten, Mesopotamien und Indien zum Bau von Flussbrücken lediglich Baumstämme und Bretter. In der Römerzeit kombinierten sie Stein und Beton, um stabile, hochbelastbare Brücken zu errichten.

Heute überspannen Brücken nicht nur Flüsse, sondern auch Ozeane, halten Stürmen stand und befördern Hochgeschwindigkeitszüge. Trotz der technologischen Fortschritte leidet die Branche jedoch unter einem gravierenden Arbeitskräftemangel.

Die längste einfeldrige Hängebrücke der Welt in China. Foto: cxshb.gov.vn

Personalmangel und Gefahr einer Verlangsamung im Baugewerbe

Nach Angaben der Federal Reserve Bank of Richmond (USA) ist die Arbeitsproduktivität im Baugewerbe von 1970 bis 2020 um mehr als 30 % gesunken. In diesem Jahr benötigt die Branche rund 439.000 zusätzliche Arbeitskräfte, um die Inlandsnachfrage zu decken.

„Nicht nur die Nachfrage nach Infrastruktur steigt, sondern auch die Zahl der Berufsaussteiger steigt, während die Einstiegsquote sinkt“, warnte Dr. Feniosky Peña-Mora, Präsident der American Society of Civil Engineers (ASCE), in einem Interview mit Interesting Engineering.

Ihm zufolge prognostiziert das US Bureau of Labor Statistics, dass zwischen 2024 und 2034 jedes Jahr etwa 23.600 Stellen im Bauingenieurwesen aufgrund von Pensionierungen oder Berufswechseln neu besetzt werden müssen.

Dies sei eine dringende Herausforderung und es sei wichtig, diesen Trend zu beobachten , „weil der Mangel an Humanressourcen den Wissenstransfer und den Fortschritt der nationalen Infrastruktur direkt beeinträchtige“, sagte Peña-Mora.

Roboter halten Einzug auf der Baustelle

Angesichts des Arbeitskräftemangels setzen Bauunternehmen auf Robotik, Automatisierung und Modularisierung, um mit der Entwicklung Schritt zu halten. China wird 2022 die längste einturmige Hängebrücke der Welt fertigstellen, die von einem Roboterteam gebaut wird. Norwegen wiederum wird die Ya-Brücke über den Ya-Fluss eröffnen – die weltweit erste Brücke, bei der Stahl mithilfe von Laserrobotern geschweißt wird.

„In Norwegen gilt die Ya-Brücke als neuer Meilenstein bei der Nutzung digitaler Zwillinge und automatisierter Montageprozesse“, sagte Peña-Mora und fügte hinzu, dass die Labore von ABC-UTC Roboter zur Herstellung extrem langlebiger Betonträger entwickeln, was dazu beitragen werde, die Produktionszeit zu verkürzen und die Qualität zu verbessern.

„Roboterschweißen ist der Schlüssel zur Gewährleistung von Qualität, Produktivität und niedrigen Kosten. Wir können vorgefertigte Teile einfach aus Nordfinnland an den Hersteller Prodtex in Norwegen schicken“, ergänzte Fredrik Lindqvist, Regional Engineering Manager bei SSAB, das den Stahl für die Ya-Brücke lieferte.

Die Ya-Brücke in Norwegen ist die weltweit erste Brücke, bei der Stahl mithilfe von Laserrobotern geschweißt wird. Foto: SSAB

Auf die Frage, welche Aufgaben im Brückenbau heute Maschinen besser erledigen können – ob gefährlich, repetitiv oder hochpräzise –, antwortete Dr. Peña-Mora, dass Roboter viele gefährliche Aufgaben übernommen hätten. Sie könnten autonom Bereiche inspizieren, die für Menschen schwer erreichbar sind, etwa unter Brückenfeldern oder über Wasser.

Ihm zufolge können Roboter jetzt Stahl verbinden, Stahlkonstruktionen schweißen (wie beim Ya-Brückenprojekt) und Brücken mithilfe von Infrarottechnologie, Radar und Schallsensoren inspizieren.

Darüber hinaus führen sie Reinigungs- und Überwachungsarbeiten an der Struktur durch, um frühzeitig Anzeichen von Schäden oder Verschlechterungen zu erkennen.

Er betonte jedoch, dass menschliche Ingenieure den Maschinen immer noch überlegen seien, da sie über die Fähigkeit verfügten, zu urteilen, sich flexibel anzupassen und soziale, ökologische und wirtschaftliche Faktoren bei der Konstruktion in Einklang zu bringen.

„Bisher waren Menschen in komplexen, eingeschränkten Situationen hinsichtlich Kreativität und Problemlösung im Vorteil“, betont er.

Derzeit unterstützt KI beim Verfassen von Berichten, beim Brückenentwurf und bei der Optimierung der Projektplanung. Zukünftig könnte KI „mehrere Ingenieure gleichzeitig während der Evaluierungsphase simulieren“ und so die Genauigkeit und Geschwindigkeit der Planung erhöhen.

Welche Eigenschaften brauchen zukünftige Ingenieure?

Der Einsatz von KI in Brückenbauprojekten steckt noch in den Kinderschuhen und die meisten Tools befinden sich noch in der Pilottestphase.

Allerdings muss die Baubranche stärker in Schulungen, Prozessanpassungen und Vertrauensbildung investieren, damit die Technologie zu einem unterstützenden Instrument wird und nicht zu einem Ersatz für den Menschen.

Laut Dr. Feniosky Peña-Mora erfolgt dieser Übergang schrittweise, aber die Richtung ist klar: Hybridsysteme, die menschliches Urteilsvermögen und maschinelle Präzision kombinieren, werden zunehmend zur Norm.

Die Zukunft der Branche, betonte er, liege in einer immer engeren Zusammenarbeit zwischen Mensch und Maschine.

Fredrik Lindqvist von SSAB sagte unterdessen, dass es noch immer viele technische und regulatorische Hindernisse gebe, die eine vollständige Automatisierung verhindern.

Er erklärte, dass der aktuelle Eurocode und die nationalen Vorschriften die Verwendung von hochfestem Stahl – einem Schlüsselmaterial für den robotergestützten Brückenbau – noch immer einschränken.

Peña-Mora schlug außerdem die Entwicklung modularer Roboter vor, die ferngesteuert werden könnten, sodass der Brückenbau ohne großflächige Straßensperrungen durchgeführt werden könnte und gleichzeitig die Sicherheit und Effizienz erhöht würden.

Er ist davon überzeugt, dass zukünftige Ingenieure eine umfassende Ausbildung in KI und neuen Technologien benötigen, da diese zu unverzichtbaren Werkzeugen in Design, Evaluierung und Projektmanagement werden.

„Die nächste Generation von Brückenbauingenieuren wird Hand in Hand mit künstlicher Intelligenz und Automatisierung arbeiten“, sagte er. „Viele der Entwurfs- und Planungsaufgaben, die junge Ingenieure bisher manuell erledigen mussten, werden nun durch KI unterstützt.“

Er betonte jedoch, dass künftige Ingenieure weiterhin Urteilsvermögen, praktische Erfahrung und die Fähigkeit benötigen, die von KI erzeugten Ergebnisse zu bewerten. Sie müssen anpassungsfähig sein, interdisziplinär denken und sicherstellen, dass jede technische Innovation den Menschen, dem Planeten und der Gesellschaft zugutekommt.

„Zukünftige Ingenieure müssen sich dafür einsetzen, dass jede Innovation im Ingenieurwesen einen positiven Beitrag für die Menschen, die Erde und die Gesellschaft als Ganzes leistet“, so Peña-Mora abschließend.

Quelle: https://vietnamnet.vn/ngay-mai-ai-se-xay-cau-2451231.html