The rising problems associated with construction such as decreasing quality and productivity, labour shortages, occupational safety, and inferior working conditions have opened the possibility of more revolutionary solutions within the industry. One prospective option is in the implementation of innovative technologies such as automation and robotics, which has the potential to improve the industry in terms of productivity, safety and quality. The construction work site could, theoretically, be contained in a safer environment, with more efficient execution of the work, greater consistency of the outcome and higher level of control over the production process. By identifying the barriers to construction automation and robotics implementation in construction, and investigating ways in which to overcome them, contributions could be made in terms of better understanding and facilitating, where relevant, greater use of these technologies in the construction industry so as to promote its efficiency. This research aims to ascertain and explain the barriers to construction automation and robotics implementation by exploring and establishing the relationship between characteristics of the construction industry and attributes of existing construction automation and robotics technologies to level of usage and implementation in three selected countries; Japan, Australia and Malaysia. These three countries were chosen as their construction industry characteristics provide contrast in terms of culture, gross domestic product, technology application, organisational structure and labour policies. This research uses a mixed method approach of gathering data, both quantitative and qualitative, by employing a questionnaire survey and an interview schedule; using a wide range of sample from management through to on-site users, working in a range of small (less than AUD0.2million) to large companies (more than AUD500million), and involved in a broad range of business types and construction sectors. Detailed quantitative (statistical) and qualitative (content) data analysis is performed to provide a set of descriptions, relationships, and differences. The statistical tests selected for use include cross-tabulations, bivariate and multivariate analysis for investigating possible relationships between variables; and Kruskal-Wallis and Mann Whitney U test of independent samples for hypothesis testing and inferring the research sample to the construction industry population. Findings and conclusions arising from the research work which include the ranking schemes produced for four key areas of, the construction attributes on level of usage; barrier variables; differing levels of usage between countries; and future trends, have established a number of potential areas that could impact the level of implementation both globally and for individual countries.

Die vorliegende Bachelorarbeit untersucht die Thematik der Vorfertigung im Holzbau und zielt darauf ab, einen umfassenden Einblick zu der Entwicklung, den Praktiken, den Herausforderungen und Potentialen zu geben. Angesichts des steigenden Fachkräftemangels sowie der wachsenden Nachfrage nach bezahlbarem, qualitativ hochwertigem Wohnraum stellt die Produktion im Werk eine entscheidende Komponente für die zukünftige Entwicklung der Bauindustrie dar. Dabei wird die Integration von automatisierten Lösungen und Robotik thematisiert. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Möglichkeiten und Herausforderungen der Integration solcher Systeme zu untersuchen und Handlungsempfehlungen für die Umsetzung in Werkhallen abzuleiten. Um einen ausgewogenen Überblick zu gewährleisten, basiert die Untersuchung auf einer Analyse der traditionellen Vorfertigung und deren Limitation. Dabei werden zusätzlich automatisierte Technologien berücksichtigt. Ein Hauptaugenmerk liegt darauf, wie Robotik in diesem Kontext den Produktionsprozess optimieren kann. Im Zuge dieser Analyse werden Vorteile wie Effizienzsteigerung, Produktivität, Präzision und Ressourcenmanagement sowie potenzielle Herausforderungen in Bezug auf eine hohe Anfangsinvestition, Schulungsbedarf und Flexibilitätseinschränkungen herausgestellt. Die wichtigsten Erkenntnisse, aus der Quellenarbeit und den Experteninterviews, zeigen die wachsende Bedeutung der Integration von Robotik in der Vorfertigung im Holzbau und verdeutlichen die Notwendigkeit weiterer Forschung und Entwicklung in diesem Bereich. Die vorliegende Arbeit legt einen Grundstein für das Verständnis der Vorfertigungsprozesse, die Integrationsmöglichkeit verschiedener Technologien und fördert das Verständnis der Potenziale und Herausforderungen, die mit der Nutzung dieser Technologien einher gehen. ...:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang / This bachelor thesis explores the topic of prefabrication in timber construction and aims to provide a comprehensive insight into the development, practices, challenges and potentials. In view of the increasing shortage of skilled workers and the growing demand for affordable, high-quality housing, factory production is a crucial component for the future development of the construction industry. The integration of automated solutions and robotics will be addressed. The aim of this work is to investigate the possibilities and challenges of integrating such systems and to derive recommendations for action for implementation in factory buildings. To ensure a balanced overview, the study is based on an analysis of traditional prefabrication and its limitations. Automated technologies are also taken into account. A main focus is on how robotics can optimise the production process in this context. In the course of this analysis, benefits such as increased efficiency, productivity, precision and resource management are highlighted, as well as potential challenges in terms of high initial investment, training needs and flexibility limitations.The main findings from the source work and the expert interviews show the growing importance of the integration of robotics in prefabrication in timber construction and highlight the need for further research and development in this area. This thesis lays a foundation for understanding the prefabrication processes, the integration possibilities of different technologies and promotes the understanding of the potentials and challenges associated with the use of these technologies. The work emphasises the importance of further research and implementation of robotics in prefabrication to ensure the competitiveness and sustainability of the timber construction industry and to drive innovative advances.:1 Einleitung 2 Theoretische Grundlagen der Vorfertigung 2.1 Vorfertigung 2.1.1 Begriffsdefinitionen 2.1.2 Intention und Voraussetzungen der Vorfertigung 2.1.3 Vor- und Nachteile des Bauens mit vorgefertigten Elementen 2.1.4 Kritische Gegenüberstellung zur konventionellen Produktion 2.2 Automatisierung und Digitalisierung im Kontext 2.2.1 Begriffsabgrenzung 2.2.2 Notwendigkeit des Ausbaus der Vorproduktion im Holzbau 2.2.3 Analyse der aktuellen Vorproduktionsprozesse in der Werkhalle 3 Effizienzsteigerung durch Prozessanalysen und Automatisierung 3.1 Identifizierung von Engpässen und Schwachstellen 3.2 Einsatz moderner Technologien und Maschinen 3.2.1 Fertigungsform 3.2.2 Materialzuführung 3.2.3 Varianten des Aufbaus 3.3 Automatisierung – Chancen und Herausforderungen 4 Der robotergestützte Ansatz in der Werksfertigung des Holzbaus 4.1 Einführung in den robotergestützten Ansatz 4.1.1 Grundprinzipien 4.1.2 Aufbau 4.1.3 Konvertierung der Daten 4.1.4 Varianten des Aufbaus 4.1.5 Auswahl des passenden Roboters 4.2 Vor- und Nachteile des robotergestützten Ansatzes 4.3 Anwendungsbeispiel 5 Ergebnisse der Untersuchung 5.1 Gegenüberstellung der Fertigungsmethoden 5.2 Handlungsempfehlung für die Integration in Werkshallen 6 Zusammenfassung und Ausblick Ehrenwörtliche Erklärung Literaturverzeichnis Online - Quellen Abbildungsverzeichnis Anhang

Les véhicules de demain, (2020), devront diminuer leurs émissions globales de CO2 de 30% selon les directives européennes. Une solution qui apparait aujourd’hui comme inévitable est la substitution des métaux présents dans les châssis de véhicules par des matériaux composites plus légers et tout aussi performants. Pour généraliser cette approche à tout le secteur automobile, un temps court de fabrication des pièces est exigé pour satisfaire les cadences de production allant jusqu’à 1000 véhicules par jour. La production automatisée et robotisée de ces matériaux, basée sur la technologie de photo-polymérisation au moyen de rayonnements UV, répond à ces exigences. Le procédé de fabrication élaboré se décompose en deux phases : une phase de fabrication automatisée de pré-imprégnés (prépregs), produits semi-finis, et une phase de mise en forme et d’obtention du produit final (composite UV). La première étape consiste en l’imprégnation d’un renfort fibreux sec par une résine liquide photo-polymérisable, puis l’irradiation de celle-ci par des rayonnements UV, de manière à ce que la résine ne soit pas totalement polymérisée. On obtient alors un prépreg collant. La seconde étape de fabrication impose que les pré-imprégnés soient conditionnés parfaitement sous forme de bobines pour qu’ils soient intégrés dans un dispositif robotisé de dépose. D’où la nécessité de concevoir et de réaliser une machine automatisée de production des pré-imprégnés (objet de cette thèse). Cette machine a nécessité une automatisation se caractérisant par l'utilisation d'outils d'instrumentation et de pilotage modernes (servomoteurs Brushless, IHM, capteurs, …). Les essais réalisés sur cette machine ont permis de réaliser des premiers prépregs, dont les résultats ont conduit à des pistes de réflexion pour approfondir l'automatisation de la machine en vue d'améliorer le procédé de fabrication de ces prépregs. / The overall CO2 emission of the future vehicles, (2020), must be reduced by 30%, according to European directives. A solution that seems inevitable nowadays is the substitution of metals present in the vehicle chassis by lighter and equally efficient composite-materials. To generalize this approach throughout the automotive sector, a short manufacturing time of these materials is required to meet the high required production rates, of up to 1000 vehicles per day. The automated and robotic production of these materials, depending on the photo polymerization technology by UV radiation, meets these requirements. The developed automated manufacturing process consists of two phases: the phase of automated manufacturing of semi-finished composite (prepreg), and the phase of shaping and obtaining the final composite (UV composite). The first phase depends on the impregnation of fibrous reinforcement with a photo-polymerizable and liquid resin, then, on the partial irradiation of impregnated reinforcement with UV rays, in such a way that the resin is not completely cured. Thereby, a tacky prepreg is obtained. The second phase of automated manufacturing process requires that the prepregs must be perfectly reeled up in a form of coils, so that they can be incorporated in a robotic lay-up placement head. Hence, the need to design and produce a machine of automated prepreg production (subject of this thesis) is absolutely necessary. This machine requires automation, characterized by the use of modern instrumentations and control tools (Brushless Servo, Human–computer interface HCI, sensors...). The tests performed by this machine have enabled the production of the first prepregs, of which the results led to further approaches to develop the automation of this machine in order to improve the prepregs manufacturing process.