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Abstract. In contrast to stationary systems, mobile robots have an arbitrarily expandable workspace. As a result, the spatial dimensioning of the task to be mastered plays only a subordinate role and can be scaled as desired. For the construction industry in particular, which requires the handling and production of substantial components, mobile robots mean an unlimited expansion of the workspace based on their mobility levels and thus increased flexibility. The greatest challenge in mobile robotics lies with the discrepancy between the precision required for the task and the achievable positioning accuracy. External localization systems show significant potential for improvement in this respect but, in many cases, require a line of sight between the measurement system and the robot or a time-consuming calibration of markers. Therefore, this article presents an approach for an onboard localization system for use in a multi-step additive manufacturing processes for building construction. While a SLAM algorithm is used for the initial estimation of the robot’s base at the work site, in a refined estimation step, the positioning accuracy is enhanced using a 2D-laser-scanner. This 2D-scanner is used to create a 3D point cloud of the 3D-printed component each time after a print job of one segment has been carried out and before continuing a print job from a new location, to enable printing of layers on top of each other with sufficient accuracy over many repositioning manouvres. When the robot returns to a position for print continuation, the initial and the new point clouds are compared using an ICP-algorithm, and the resulting transformation is used to refine the robot’s pose estimation relative to the 3D-printed building component. While initial experiments demonstrate the approach’s potential, transferring it to large-scale 3D-printed components presents additional challenges, highlighted in this paper.

Die globalen Herausforderungen unserer Zeit sind der Klimawandel, das Bevölkerungswachstum und die Reduzierung des Ressourcenverbrauchs. Für das Bauwesen bedeutet dies, in den kommenden Jahrzehnten mehr zu bauen und gleichzeitig den Ressourcenverbrauch zu verringern und weniger Emissionen auszustoßen. Die handwerklich organisierte Bauindustrie ist weder technologisch noch personell darauf vorbereitet, diese Herausforderungen ökonomisch und ökologisch zu bewältigen. Hier setzt der Sonderforschungsbereich TRR 277 Additive Manufacturing in Construction (AMC) der beiden Universitäten TU Braunschweig und TU München mit seiner Grundlagenforschung an. Der AMC betrachtet die additive Fertigung als eine digitale Schlüsseltechnologie für das Bauwesen, denn diese vereint die Vorteile von automatisierter und individualisierter Fertigung. Bei der additiven Fertigung werden die Bauteile ohne Formenbau schichtweise aufgebaut. Dies schafft grundlegend neue Anforderungen an Werkstoffe, Verfahrenstechniken sowie an Design und Konstruktion und kann nur in hochgradig interdisziplinären Teams von Wissenschaftler:innen aus den Bereichen des Bauwesens und des Maschinenbaus erforscht werden. Die Basis für die werkstoffübergreifende Erforschung unterschiedlicher additiver Fertigungstechnologien für die Anwendung im Bauwesen stellt die über viele Jahre systematisch aufgebaute Forschungsinfrastruktur im Bereich der digitalen Baufabrikation dar. An seinen beiden Standorten, der TU Braunschweig und der TU München, kann der AMC auf innovativste Forschungseinrichtungen zurückgreifen. Darunter befinden sich sowohl DFG‐geförderte Forschungsgroßgeräte wie das Digital Building Fabrication Laboratory (DBFL) und das RoboCoop3D als auch eine Vielzahl eigenfinanzierter innovativer Forschungsgeräte an beiden Standorten. Die AMC‐Forschungsinfrastruktur wird im Laufe des Forschungsprojekts stetig ausgebaut und erweitert. Der vorliegende Beitrag stellt die bestehende sowie die in Anschaffung und Planung befindliche Forschungsinfrastruktur vor.