Recherche

Nachdem autonome Drohnensysteme als zentraler Fokus des Projekts definiert worden waren, wurde deutlich, dass die Verbindung zum Projektrahmen „Nachhaltigkeit im Bauhandwerk“ präziser herausgearbeitet werden muss. In einem separaten Rechercheschritt wurde daher untersucht, welche Prozesse auf der Baustelle besonders stark zu Emissionen, Ressourcenverbrauch und Abfall beitragen und wo sich daraus Potenziale für datenbasierte, drohnengestützte Lösungen ergeben.

Fehler und Nacharbeit

Fehler und Nacharbeit zählen zu den größten versteckten Treibern von Kosten und Emissionen im Bauwesen. Studien zeigen, dass Nacharbeit zwischen 0,5 und über 20 % des Projektvolumens verursachen kann und in Extremfällen zum Scheitern von Projekten führt (Adler, n. d.; XYZ Reality, 2022). Jede Korrektur bedeutet zusätzlichen Materialeinsatz, weitere Transporte und längere Maschinenlaufzeiten. Schätzungen zufolge lassen sich rund 5 % der Emissionen im Bausektor direkt auf Nacharbeit zurückführen (XYZ Reality, 2022). Die frühe Erkennung von Fehlern gilt daher als zentraler Hebel für mehr Nachhaltigkeit.

Materialflüsse und Abfall

Ein erheblicher Teil der eingesetzten Baumaterialien erreicht nie das fertige Bauwerk. Neben Defiziten in Planung, Materialqualität und Lagerung tragen insbesondere Ausführungsfehler und Nacharbeit dazu bei, dass Materialien entfernt, entsorgt und ersetzt werden müssen (Ramadhan et al., 2025). Dies führt zu zusätzlichen Kosten, Verzögerungen und Umweltbelastungen. Baustellenabfall steht damit stets auch für verschwendete Ressourcen und Energie.

BIM, digitale Zwillinge und Datenlücken

Building Information Modeling (BIM) gilt als wichtiger Ansatzpunkt zur Steigerung von Effizienz und Nachhaltigkeit im Bau. In Kombination mit nachhaltigen Praktiken kann BIM unter anderem Materialflüsse, Logistik und Abfallreduktion verbessern (Alsehaimi et al., 2024). In der Praxis ist der digitale Zwilling jedoch häufig unvollständig oder nicht aktuell. Fehlende Ist-Daten führen zu Fehlplanungen, Doppelbestellungen und verlängerten Bauzeiten, was sich direkt auf Emissionen auswirkt. Der nachhaltige Nutzen von BIM hängt daher maßgeblich von der Qualität und Aktualität der zurückgespielten Daten ab.

Sicherheit und Nachhaltigkeit

Arbeitssicherheit ist nicht nur ein soziales, sondern auch ein ökologisches Thema. Systematische Übersichten zu Arbeitssicherheit im Kontext modularer Bauweisen zeigen, dass bessere Sicherheits- und Gesundheitsstandards mit stabileren und effizienteren Abläufen einhergehen (Sadeghi et al., 2025). Unfälle führen dagegen zu Baustopps, beschädigten Materialien, zusätzlichen Fahrten (z. B. Rettungseinsätze) und Umplanungen. Sicherere Baustellen bedeuten daher oft auch weniger Unterbrechungen, weniger Verschwendung und damit eine bessere Ressourcennutzung.

Weitere Einflussfaktoren

Neben Fehlern, Nacharbeit und Materialabfall beeinflussen weitere Faktoren die Nachhaltigkeitsbilanz von Baustellen. Verzögerungen verlängern Projektlaufzeiten, Maschinenlaufzeiten und Energieverbrauch; Entscheidungen auf Basis unvollständiger Daten führen zu Fehlentscheidungen und CO₂-intensiven Korrekturen. Auch die Baustellenlogistik trägt durch unnötige Fahrten, Eiltransporte und ineffiziente Anlieferungsketten spürbar zu den Emissionen bei (Landener, 2025). Insgesamt zeigt sich, dass Transparenz über den tatsächlichen Baustellenzustand und datenbasierte Steuerung zentrale Voraussetzungen für ressourcenschonendere Bauprozesse sind.

Building Information Modeling (BIM) ist eine digitale und kooperative Arbeitsmethode für die Planung, den Bau und den Betrieb von Bauwerken. Kern der Methode ist ein digitaler Zwilling, in dem alle relevanten Informationen gebündelt und während des gesamten Projektverlaufs verfügbar gehalten werden. Dadurch entstehen mehr Transparenz sowie ein besserer Informationsaustausch und eine effizientere Zusammenarbeit zwischen allen Beteiligten (vgl. Schatz et al. o. J.). BIM begleitet den gesamten Lebenszyklus eines Bauwerks von der Planung über die Ausführung und den Betrieb bis zu einem möglichen Rückbau (vgl. Stamm 2025).

Zu den zentralen Zielen von BIM gehören eine hohe Qualität und Effizienz im Bauprozess sowie die verlässliche Einhaltung von Kosten und Terminen. In der Praxis ist das oft anspruchsvoll, weil ein ganzheitlicher Überblick und eine abgestimmte Koordination zwischen den Gewerken nicht immer gegeben sind (vgl. Schatz et al. o. J.). Durch den gemeinsamen Zugriff auf das Projekt entsteht eine einheitliche Daten- und Kommunikationsgrundlage, die Abstimmungen erleichtert und Planungsfehler reduziert (vgl. Stamm 2025).

Der Einsatz von BIM bietet zahlreiche Vorteile. Wenn alle Beteiligten in einem zentralen Modell arbeiten, verbessert das die Planungsprozesse, unterstützt eine gezieltere Ressourcennutzung und stärkt die Zusammenarbeit (vgl. BIM Deutschland 2026). Potenzielle Fehler lassen sich früher erkennen und vermeiden, was die Qualitätssicherung erhöht. Zudem fördern die bessere Planbarkeit und die umfassende Dokumentation eine nachhaltigere und langfristig tragfähige Umsetzung von Bauprojekten.

Auch politisch gewinnt BIM an Bedeutung. Die Bundesregierung hat einen Stufenplan zur Einführung von BIM entwickelt, um die Methode in Deutschland flächendeckend bei öffentlichen Bauprojekten zu etablieren (vgl. Bundesministerium für Verkehr 2025).

Unbemannte Luftfahrzeuge werden im europäischen Kontext als Unmanned Aircraft System (UAS) bezeichnet. Der Begriff umfasst nicht nur die Drohne selbst, sondern das gesamte System aus Fluggerät, Fernsteuerung, Kommunikationsverbindungen und technischer Ausrüstung. UAS sind damit als integrierte technische Systeme zu verstehen, bei denen Flughardware und Bedienung eine funktionale Einheit bilden (vgl. drohnendienstleistungen.eu o. J.).

Drohnen unterscheiden sich sowohl in ihrer Bauform als auch in ihrem Einsatzzweck. Zu den wichtigsten Bauformen zählen Multikopter wie Quadrokopter, Hexacopter und Octocopter sowie Starrflügler und hybride Drohnen. Multikopter sind aufgrund ihrer vertikalen Start- und Landefähigkeit besonders verbreitet und werden häufig für Foto- und Videoaufnahmen, landwirtschaftliche Anwendungen sowie industrielle Inspektionen eingesetzt (vgl. drohnendienstleistungen.eu o. J.).

Der Betrieb von Drohnen in der EU unterliegt einer einheitlichen Drohnenverordnung. Diese teilt UAS in die Betriebskategorien „offen“, „speziell“ und „zulassungspflichtig“ ein. Die offene Kategorie umfasst den Großteil der zivilen Anwendungen und ist für Einsätze mit geringem Risiko vorgesehen. Innerhalb dieser Kategorie gelten unter anderem eine maximale Flughöhe von 120 Metern, die Pflicht zur direkten Sichtverbindung sowie Einschränkungen beim Überflug von Personen. Zusätzlich erfolgt eine Einteilung in Risikoklassen (C0–C4), die sich primär an der maximalen Startmasse orientieren und die jeweiligen Anforderungen an Betrieb und Qualifikation der Pilot*innen bestimmen.

Stand der Forschung

Im Projekt wird untersucht, wie Drohnen Inspektions- und Kontrollaufgaben während laufender Bauprozesse unterstützen können. Als Referenz dient unter anderem der Brückenbau, in dem Drohnen bereits etabliert sind: Sie erfassen schwer zugängliche Bauteile sicher und effizient, liefern hochauflösende Bilder für die Zustandsbewertung und erleichtern durch automatisierte Auswertung die Schadenserkennung. Diese Erfahrungen sprechen für einen nutzbaren Beitrag zur Bauwerksprüfung und liefern Ansatzpunkte für den Einsatz auf aktiven Baustellen (vgl. Panigati et al. 2025).

Forschung zur industriellen Nutzung von Drohnen und Internet-of-Drones-Systemen zeigt hohes Potenzial für Überwachung, Inspektion, Instandhaltung und Sicherheit, benennt aber zentrale Hemmnisse. Dazu zählen Sicherheitsrisiken, begrenzte Batterielaufzeiten sowie organisatorische und personelle Anforderungen. Zusätzlich bremsen fehlende Standards und die komplexe Systemintegration eine breite Anwendung. Damit hängt der erfolgreiche Einsatz nicht nur von der Technik ab, sondern auch von menschlichen, organisatorischen und sicherheitsrelevanten Faktoren (vgl. Askerbekov et al. 2024).

Zukunftsperspektive Drohne

Da es sich bei diesem Projekt um einen Future-Design-Ansatz handelt, ist neben dem aktuellen Stand der Drohnentechnologie auch deren zukünftige Entwicklung von Bedeutung. Aktuelle Forschungsarbeiten zeigen, dass sich die Weiterentwicklung von Drohnen auf autonome Navigation, Sensorfusion und intelligente Entscheidungsmodelle konzentriert. Zukünftige UAV-Systeme sollen in der Lage sein, komplexe Umgebungen selbstständig zu erfassen, Hindernisse zu erkennen und adaptive Flugentscheidungen zu treffen. Durch den zunehmenden Einsatz KI-gestützter Verfahren werden eine höhere Präzision, Zuverlässigkeit und Effizienz erwartet (vgl. Pan 2024). Diese technologischen Entwicklungstendenzen bilden eine zentrale Grundlage für die Ableitung zukünftiger Anwendungsszenarien von Drohnen auf Baustellen.

Im Rahmen der Recherche wurde eine umfassende Wettbewerbs- und Benchmarkanalyse durchgeführt. Untersucht wurden 16 Unternehmen, deren Geschäftsmodelle Drohnen als zentrales Leistungsversprechen nutzten. Im Fokus standen der jeweilige USP, Produkte und Dienstleistungen, adressierte Kundengruppen und Partner:innen, zentrale Pain Points sowie die Probleme, die durch die jeweiligen Lösungen adressiert wurden. Ergänzend wurde das Corporate Design betrachtet, insbesondere Farbwelt, Typografie und Key Visuals. Auf Basis der Analyse ließen sich für OVIS relevante Potenziale sowie bislang unbesetzte Marktlücken identifizieren. Im Folgenden wurden die zentralen Erkenntnisse zusammengefasst.

Die Analyse von USPs, Produktportfolios und adressierten Problemen zeigte, dass der Markt bereits viele Lösungen für Vermessung und Inspektion vor Beginn des Bauprozesses bot. Ebenso waren Drohnenlösungen zur Luftraumsicherheit sowie Angebote für 3D-Modellierung und datenbasierte Analyse breit verfügbar. Es gab jedoch kaum Lösungen, die einen kontinuierlichen Soll-Ist-Vergleich des Baufortschritts oder der Ausführungsqualität ermöglichten. Auch autonome Drohnensysteme, die Innen- und Außenbereiche gleichermaßen abdeckten, waren selten. Automatisierte Qualitäts- und Sicherheitskontrollen durch Drohnen, beispielsweise für Großbaustellen, fanden sich nur vereinzelt. Bestehende Lösungen begleiteten den Bauprozess zudem häufig nicht ganzheitlich und banden das BIM-Modell meist nicht ein. Weitere Marktlücken betrafen präventive Baustellensicherheit, kontinuierliche Baustellenüberwachung, Diebstahlschutz sowie weiterführende Szenarien wie Materialtransport per Drohne oder autonome Reparaturprozesse. Die Pain-Point-Analyse verdeutlichte, dass die meisten Lösungen auf Effizienzsteigerung und die Erhöhung der Sicherheit von Menschen ausgerichtet waren. Diese Erkenntnisse bildeten die Grundlage für erste Ideen und Use Cases sowie für die Definition erster Project Scopes für OVIS.

Zusätzlich wurde das visuelle Erscheinungsbild aller untersuchten Unternehmen ausgewertet. Betrachtet wurden Farbwelten, Typografie und Bildsprachen, um aktuelle gestalterische Konventionen in der Drohnenbranche zu erfassen. Dabei zeigte sich eine klare Dominanz von Blau. Typografisch wurden nahezu ausschließlich serifenlose Schriften eingesetzt, mit wenigen Ausnahmen. Die Bildwelten variierten zwar in Stil und Inszenierung, dennoch waren Produktdarstellungen der Drohnen auf allen Webauftritten präsent. Häufig wurden außerdem Videos oder interaktive 3D-Modelle eingesetzt. Diese Ergebnisse lieferten eine belastbare gestalterische Benchmark und dienten als Grundlage, um im Branding von OVIS gezielt Differenzierung und Eigenständigkeit zu entwickeln.

Interview 1 - Architekt im Code Unique Architekten

Wichtigste Learnings aus dem Text:

Rolle des Bauleiters (zentrale Schlüsselfigur)

• Täglich auf der Baustelle präsent
• Verantwortung für Qualität, Koordination und Baufortschritt
• Mehrfach tägliche Kontrolle (morgens / abends)
• Hoher Kommunikations- und Entscheidungsdruck
• Dokumentation als Pflicht und Belastung

Fehler & Nacharbeit als Normalzustand

• Fehler treten nahezu täglich bzw. mehrmals pro Woche auf
• Häufige Ursachen: Missverständnisse in der Kommunikation, Falsch interpretierte Pläne, Wechselndes Personal unterschiedlicher Gewerke und Kritisch bei verbindlichen Anforderungen (z. B. Brandschutz)

BIM – aktuell begrenzter Nutzen auf der Baustelle

• BIM wird überwiegend in der Planungsphase eingesetzt
• Fokus auf Simulation und Berechnung (z. B. Beton, Bewehrung)
• Geringer Mehrwert für die handwerkliche Ausführung
• Höheres Potenzial im modularen / vorgefertigten Bauen

Chancen durch Drohnen

• Systematische Dokumentation von Baufortschritt und Ausführung
• Objektive, nachvollziehbare Datengrundlage
• Reduzierung manueller Dokumentationsarbeit
• Remote-Überwachung statt permanenter Vor-Ort-Präsenz
• Zeit-, Kosten- und Personalersparnis

Risiken & Grenzen

• Datenschutz und Privatsphäre bei niedrig fliegenden Drohnen
• Rechtliche und gesellschaftliche Akzeptanz
• Zusätzlicher Koordinationsaufwand mit externen Dienstleistern

Interview 2

Anton Vogel, Bauleiter im Konstruktiven Ingeniuerbau IHT Bochum GmbH (Mittelständisches Unternehmen)

Wichtigste Learnings aus dem Text:

• Einsatzfelder Drohne (heute schon realistisch): Drohnen eignen sich bei euch vor allem für Dokumentation, Werbezwecke/Luftbilder sowie Erdbau & Vermessung.
• Vermessung läuft über Referenzpunkte/Marken (Damit lassen sich Geländehöhen, Differenzen und Mengen bestimmen).
• Das ist schon (fast) Standard im Markt: Baustellendokumentation & Aufmaße sind mittlerweile Standard -> Außerdem: Der Abrechner macht ohnehin schon viel technologisch.
• Nice-to-have / Zukunftsbild: KI macht Aufmaß aus Leistungsverzeichnis LV + Preisen + Mengen
• Wunsch: KI + Leistungsverzeichnis + Preise + Mengen → KI erstellt ein fertiges Aufmaß, also eine Art Outsourcing an KI.
• Voraussetzung: Normen/Regulierungen müssen hinterlegt sein.
• Grenze der KI: Datenqualität & Fachkräftemangel
• Für Dokumentation und Fotos reichen kleine Drohnen, aber Akku & Reichweite sind limitierend, plus Drohnen-Schein wird gebraucht
• (halb-)autonom Fliegen ist realer
• Materialtransport per Drohne eher unrealistisch
• Materialbeschaffung ist in der Regel zu schwer + man braucht ohnehin Kräne

Chancen:

• Dokumentation, Datenübergabe, Aufmaße → perspektivisch auslagern an Drohnenflüge + KI.

Risiken:

• Datenübergaben (wer bekommt was, wie, in welcher Qualität)
• Witterung (Einsatzfähigkeit)
• Prozessrisiken: „In welchen Schritten entstehen welche Risiken?“
• Arbeitsschutz & Datenschutz müssen konsequent eingehalten werden