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Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag Büro für Technikfolgen-Abschätzung beim Deutschen Bundestag

Informationen zur Untersuchung

Innovative Technologien, Prozesse und Produkte in der Bauwirtschaft

Themenbereich: Technik, Gesellschaft, Innovation
Analyseansatz: TA-Projekt
Themeninitiative: Ausschuss für Bildung, Forschung und Technikfolgenabschätzung
Status: laufend
Bearbeitungsstand: Erstellung von externen Gutachten
Laufzeit: 2019 bis 2020

Thematischer Hintergrund

Die große Nachfrage nach bezahlbarem Wohnraum und der vielfach als nicht ausreichend eingeschätzte Wohnungsbestand stellen eine große nationale Herausforderung dar, zu deren Lösung eine leistungsfähige Bauwirtschaft unabdingbar ist. Die Bauwirtschaft plant und realisiert gewerbliche und öffentliche Bauvorhaben, von der kontinuierlichen Modernisierung der Infrastruktur bis zu einzelnen Großprojekten. Unterschiedliche Bauteilbereiche von Neubau über Reparatur bzw. Rekonstruktion bis Modernisierung werden durch vielfältige allgemeine oder teilweise hochspezialisierte, kleine regionale Planungsbüros, Handwerksbetriebe bis hin zu international agierenden Großunternehmen bedient. In Deutschland entfielen 2017 auf den Wohnungsbau 61 % der nationalen Bauinvestitionen, wobei in diesem Segment kleine und mittlere Unternehmen dominieren (drei Viertel der Unternehmen haben weniger als 50 Beschäftigte). 39 % der Investitionen entfielen auf gewerbliche und öffentliche Bauten, wobei in diesen Segmenten eher größere Unternehmen dominieren (ca. 60 % haben 50 und mehr Beschäftigte). International beteiligen sich vor allem Konzerne an Großprojekten zur Errichtung von Infrastrukturen.

Die Bauwirtschaft erfährt insgesamt seit einigen Jahren ein starkes Wachstum, auf nationaler Ebene vor allem wegen der derzeit hohen Nachfrage im Wohnungsbau. Das Wachstum bei gewerblichen und öffentlichen Bauten ist moderater, aber ebenfalls deutlich, insbesondere wegen des Modernisierungsbedarfs bei der Energie- und Transportinfrastruktur in Deutschland und Europa, teilweise auch deshalb, weil über Jahre aufgelaufene Instandhaltungsrückstände im öffentlichen Gebäudebestand aufgrund der aktuell verbesserten Haushaltssituation auf Bundes-, Landes- und kommunaler Ebene nunmehr beseitigt werden können. Der Marktanteil deutscher Unternehmen an internationalen Großprojekten halbierte sich jedoch von 2005 bis 2015 auf zuletzt 6 %. Die den deutschen Unternehmen im internationalen Wettbewerb vielfach attestierte Technologieführerschaft gilt zwar nach wie vor als ein spezifischer Wettbewerbsvorteil, allerdings ist die Relevanz der Preisführerschaft ausländischer Unternehmen enorm gestiegen und reduziert den vormaligen technologiebedingten deutschen Wettbewerbsvorteil.

Der erheblichen Nachfrage nach Baudienstleistungen stehen im Baugewerbe inzwischen Personalengpässe gegenüber. Der Arbeitskräftemangel ist aktuell bereits ein Hindernis, notwendige Bautätigkeiten zeitnah auszuführen. Auch fallen die durch Produkt- und Prozessinnovationen verursachten Produktivitätsgewinne in der Baubranche im Vergleich zur Gesamtwirtschaft seit Jahrzehnten immer geringer aus. Zudem erhöhen kontinuierlich steigende normative Vorgaben die Planungs- und Ausführungsanforderungen, die Komplexität der Ablaufstrukturen sowie Aufwands- und Kostenkomponenten von Bauvorhaben.

Insgesamt gesehen ist ein erheblicher Bedarf an technischen und organisatorischen Innovationen in der Bauwirtschaft zu konstatieren, um die anstehenden Herausforderungen meistern zu können. Etliche (digital)technische Neuerungen und Weiterentwicklungen werden diskutiert, entwickelt, teilweise auch getestet und eingesetzt. Die Bandbreite reicht von neuen technischen Möglichkeiten zur Vermessung und Dokumentation u.a. mittels Drohnen und Spezialsensoren, Assistenzsystemen für Planungs-, Ausführungsdokumentations- und Abrechnungstätigkeiten, dem Einsatz hochspezialisierter Baumaschinen und unterstützender Robotik bei der Bauausführung, neuen oder nachwachsenden Baumaterialien (Carbon Concrete Composite) und Verbundstoffen, bis hin zu innovativen Fertigungsverfahren für Bauteile u.a. mittels 3-D-Druckverfahren. Ambitionierte Initiativen zielen auf die zunehmende Vernetzung von Maschinen und Assistenzsystemen bis hin zur Erfassung sämtlicher bauwerksrelevanter Daten und Dokumente zur Generierung virtueller Bauwerkmodelle (Building Information Modelling), um sämtliche Prozessabläufe zumindest für die Planung und Realisierung eines Bauvorhabens über übergeordnete Managementsysteme zu realisieren (Bauen 4.0).

Obwohl die Bauindustrie und deren Verbände inzwischen durchaus bautechnische sowie forschungs- und entwicklungsbezogene Schwerpunkte setzen, sich an entsprechenden nationalen und europäischen Plattformen beteiligen, Kompetenzzentren gegründet und durch die Politik Gutachten, Strategien und Aktionspläne für bauliche Großprojekte erstellt und Wohnungsgipfel durchgeführt wurden, wird das tatsächliche Potenzial technischer Innovationen bei der Lösung derzeitiger baulicher Herausforderungen oftmals noch nicht hinreichend erkannt bzw. genutzt.

Ziel und Vorgehensweise

Das TA-Projekt legt seinen Fokus in erster Linie auf die Planung und Konstruktion von Bauwerken sowie die Potenziale von Produkt- und Prozessinnovationen vor allem in Bezug auf Produktivitätssteigerungen sowie Zeit- und Kostensenkungen. Möglichkeiten und Grenzen ggf. auch Spezifika bei der Implementierung sowohl im Wohnungs(neu)bau als auch beispielhaft bei größeren Infrastrukturprojekten sollen betrachtet werden.

Das TA-Projekt soll einen Überblick über relevante Trends in Bezug auf Technologie-, Produkt- und Prozessinnovationen in der Baubranche geben, insbesondere im Hinblick auf die Aspekte: Vermessung und Dokumentation; automatisierte Baumaschinen und Robotik; Fertigungsverfahren und neue Verbund- und Werkstoffe.

Hierauf sich beziehende grundsätzliche bzw. konkretisierende Untersuchungsfragen beziehen sich insbesondere auf folgende Aspekte: Stand der Technik und Anwendung; Perspektiven der weiteren Technikentwicklung und zukünftige Anwendungsfelder; Rahmenbedingungen für eine erfolgreiche Implementierung der Verfahren und Technologien; Handlungs-, Förder- und Forschungsbedarfe.

Mithilfe von Gutachten sollen die Innovationen und deren Potenziale bzw. die zuvor genannten durch die Digitalisierung beeinflussten Technologie- und Prozessinnovationen sowohl für den Bereich »Wohnungsneubau« als auch für den Bereich »Infrastrukturbau/Funktionsbau« herausgearbeitet werden.

Stand der Projektbearbeitung

Im Juni 2019 wurden durch den Deutschen Bundestag vier externe Gutachten zu folgenden Themenfeldern in Auftrag gegeben:

  • Relevante Technologietrends: Vermessung und Dokumentation; Automatisierte Baumaschinen und Robotik; Fertigungsverfahren und neue Verbund- und Werkstoffe
  • Digitales Planen und Bauen: Anwendungsperspektiven im Wohnungs(neu)bau
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