Hoe Monumental robots heeft geleerd om te denken als metselaars

“Als je een bouwvakker uit de Romeinse tijd naar onze tijd zou halen, zou hij waarschijnlijk meteen een troffel pakken en aan de slag gaan. Mortel, bakstenen en steigers: er is in duizenden jaren nauwelijks iets veranderd,” zegt Salar al Khafaji. Hij zegt het half grappend. Maar die grap wijst precies op het probleem dat Monumental probeert op te lossen: een sector die nauwelijks heeft geïnnoveerd, terwijl hij te kampen heeft met een tekort aan arbeidskrachten en stijgende kosten.

Monumental is een robotica-startup die het metselen automatiseert. De robots, aangestuurd door eigen software, zijn in staat om op bouwplaatsen stenen en mortel te plaatsen, waarbij menselijke tussenkomst tot een minimum wordt beperkt. Met een vloot van meer dan 150 robots heeft het bedrijf inmiddels ruim 100 woningen gebouwd in Nederland en het Verenigd Koninkrijk.

Het bedrijf werd in 2021 opgericht door Al Khafaji en Sebastiaan Visser. Het duo had al eerder samen een bedrijf opgebouwd en verkocht: Silk, een startup op het gebied van datavisualisatie die in 2016 door Palantir werd overgenomen. In juli kondigde de in Amsterdam gevestigde startup de afronding aan van een financieringsronde van 32 miljoen dollar. Deze financiering zal helpen om het team uit te breiden, de aanwezigheid te versterken op plaatsen waar het bedrijf al actief is, en voet aan de grond te krijgen in de Verenigde Staten.

Serie

Investment of the month

Elke maand interviewen we een startup of bedrijf dat onlangs een investering heeft ontvangen.

Bekijk serie

Robots nemen de bouwplaats over

Een Monumental-team op een bouwplaats werkt in kleine teams van drie robots: één legt bakstenen en mortel, de andere twee voorzien hem van materiaal. Vaste sensoren die rondom de bouwplaats zijn gemonteerd — Al Khafaji noemt ze ‘paddenstoelen’ — volgen de posities van de robots in realtime.

De metselrobot is uitgerust met een arm om stenen op te pakken en een andere om mortel uit te persen. Het ontwikkelen van deze speciale extruder bleek een aanzienlijke technische uitdaging vanwege de wisselende eigenschappen van mortel, die zich soms als een vaste stof en soms als een vloeistof gedraagt. Het team bedacht een op maat gemaakte spuitmond die de trillings- en extrusiesnelheden dynamisch en in realtime aanpast, zodat de mortel altijd klaar is om zich aan de stenen te hechten.

Wat de uitvoering op de bouwplaats soepel laat verlopen, is de eigen software-engine die erachter zit: Atrium. "Het bevat tekeningen van architecten, live 3D-modellen en realtime telemetrie vanaf de bouwplaats", zegt Al Khafaji. "Atrium is de kern van het bedrijf. Hoewel we technisch gezien een robotica-bedrijf zijn, bestaat ons engineeringteam voor ongeveer drie op één uit software- en hardware-specialisten."

Robots inzetten in de open lucht

In tegenstelling tot andere toepassingen moeten bouwrobots hun positie bepalen in een open, ongestructureerde ruimte. In een fabriek herhaalt een robot steeds weer dezelfde taak op dezelfde plek — bijvoorbeeld een voorwerp oppakken en op een transportband leggen.

“In de bouw kan ik je een baksteen geven en vragen waar die moet komen, en zelfs een ervaren mens weet dat niet zomaar uit zijn hoofd. Zelfs voor een ervaren metselaar is het moeilijk om te bepalen waar de eerste baksteen moet komen”, benadrukt de oprichter. Als het metselen van bakstenen al moeilijk is voor mensen, dan heeft het jaren van onderzoek en ontwikkeling gekost om robots te leren omgaan met een open ruimte en bakstenen correct te plaatsen.

Zodra een muurdeel is gebouwd, voert het bedrijf visuele inspecties uit om te controleren wat er is gebouwd en te bevestigen dat het aan de specificaties voldoet, waarbij verdere informatie wordt verzameld om de prestaties te blijven verbeteren.

Optreden als volwaardige onderaannemer

Monumental verkoopt geen robots, maar kant-en-klare muren. De ceo legt uit dat dit, gezien de dynamiek in de sector, de meest voor de hand liggende keuze was. Aannemers hebben niet het geld om in dure robots te investeren, en als ze dat wel hadden, zou het product vanaf het begin perfect moeten zijn.

“Toen we begonnen, konden onze robots geen hoeken maken. Aannemers zouden dat niet hebben getolereerd als we hen de robots hadden verkocht. Dus in het begin deden onze robots alleen het metselwerk, en betaalden we metselaars om de hoeken te verzorgen, waarbij we de kosten zelf op ons namen om onze oplossingen te bewijzen. Zolang de muur maar gebouwd werd, vonden aannemers het prima,” herinnert hij zich.

Deze strategie hielp Monumental om de bal aan het rollen te krijgen en sneller te itereren. Nu bouwen de robots niet alleen hoeken, maar kunnen ze ook patronen volgen, herkennen wanneer er een opening moet worden gelaten voor een raamkozijn, en weten wanneer ze moeten stoppen omdat een metselaar moet ingrijpen om een latei te plaatsen. “We hadden nooit gedacht dat we er zo goed in zouden worden”, zegt hij. “Wat we wel wisten is dat leren door te doen gewoon de beste manier is om te leren.”

De oprichters van Monumental. Links Sebastiaan Visser en rechts Salar al Khafaji. - © Monumental

Opschaling

De financieringsronde, onder leiding van Khosla Ventures, brengt het totaal opgehaalde bedrag boven de 60 miljoen dollar. Monumental heeft 130 mensen in dienst, waaronder robotica-ingenieurs, softwareontwikkelaars en operators op locatie. De robots worden in eigen beheer geassembleerd, en Al Khafaji wil dat zo houden.

Voor hem is opschaling de echte uitdaging: grotere projecten aannemen, het machinepark uitbreiden en de prestaties verbeteren. "We proberen dat allemaal tegelijkertijd in verschillende landen te doen. Er zijn veel technische uitdagingen die we moeten aanpakken, maar die voelen meer als een spannend stappenplan dan als een bron van angst", stelt hij.

Wanneer wordt autonome woningbouw een realiteit?

Al Khafaji geeft openhartig toe dat volledig autonome woningbouw – waarbij robots het gehele skelet van een gebouw bouwen, niet alleen de muren – waarschijnlijk nog "een kwestie van decennia" is. De ambitie voor de kortere termijn is persoonlijker: hij gelooft dat automatisering gebouwen niet lelijk hoeft te maken.

"Ik denk dat robots de esthetiek terug kunnen brengen in de wereld", zegt hij. "We bouwen al decennia lang lelijke dingen… onze robots kunnen prachtige dingen bouwen zonder dat het duurder wordt." Zelfs standaard sociale woningbouw, zo stelt hij, hoeft visueel niet onopvallend te zijn.

Het proces is in volle gang en nu Monumental zich op de bouwplaats heeft bewezen, groeit het bedrijf gestaag. Dezelfde Romeinse metselaar, die vandaag op een bouwplaats van Monumental zou worden neergezet, zou veel meer moeite hebben om zijn vak te herkennen.