معالجة الخرسانة: الرقمنة تخلق الابتكار

معالجة الخرسانة: الرقمنة تخلق الابتكار

تعتبر الخرسانة على نطاق واسع أكثر مواد البناء استخدامًا في جميع أنحاء العالم - ولا عجب في ذلك، حيث أن مواد البناء قوية ومتعددة الاستخدامات. ومع ذلك، فإن معالجة الخرسانة تتطلب الكثير من الجهد، ويتم العمل بسرعة عالية في جميع أنحاء العالم لمواصلة تطوير المادة. أصبح التخصص الميكانيكي البحت تقليديًا مجالًا تقنيًا للغاية يتميز بالتقنيات الرقمية والابتكارات المستدامة وحلول الأتمتة الذكية. تواجه الصناعة التحدي المتمثل في الجمع بين المهارات التقليدية والتكنولوجيا المتطورة مع تلبية الطلبات المتزايدة على الاستدامة والكفاءة والجودة. تعمل شركات مثل Husqvarna Construction وTyrolit وHilti على دفع عملية التطوير إلى الأمام من خلال الابتكارات، في حين يقوم الموزعون مثل Kuhn بتوفير الآلات ويستخدم مقدمو الخدمات المتخصصة، مثل خدمة Dima لحفر ونشر الخرسانة، الحلول في مواقع البناء.
إن التنوع المتزايد للأنواع الحديثة من الخرسانة - من الخرسانة عالية الأداء إلى الخلطات المعاد تدويرها - يزيد من الطلب على الأدوات والآلات. تستجيب Tyrolit لهذا، على سبيل المثال، بأدوات متينة بشكل خاص وتضمن جودة قطع عالية حتى مع المواد شديدة الصلابة. هناك مشكلة أخرى وهي صحة الموظفين: فالغبار والضوضاء من أكبر الأعباء في حياة العمل اليومية. في السنوات الأخيرة، قامت الشركات المصنعة مثل Husqvarna Construction وHilti بتطوير أنظمة تعمل باستمرار على تقليل الغبار من خلال القطع الرطب أو الاستخراج المتكامل وفي نفس الوقت تقليل التلوث الضوضائي.
وبالإضافة إلى هذه الجوانب الفنية، لا تزال الضغوط الاقتصادية مرتفعة أيضًا. يجب تنفيذ مشاريع البناء في أقصر وقت ممكن؛ تعد فترات التوقف عن العمل بسبب تآكل الأداة أو التخفيضات غير الدقيقة مكلفة بالنسبة للعديد من الشركات. أصبحت طرق المعالجة المنخفضة الغبار والدقيقة والسريعة الآن في كثير من الأحيان معيار اختيار حاسم للعملاء. تلعب بيئة العمل أيضًا دورًا متزايدًا - حيث يجب أن تكون الأجهزة أخف وزنًا وأسهل في التعامل معها وأقل اهتزازًا.

التغلب على الأساليب التقليدية

وفقًا لخبراء الصناعة، فإن تطبيق المفاهيم المبتكرة، مثل إنتاج الخرسانة الرقمية وأتمتة العمليات، لديه القدرة على تغيير التقنيات القياسية لإنتاج الخرسانة بشكل كبير وتحقيق مكاسب كبيرة في الكفاءة بالإضافة إلى فوائد اقتصادية وبيئية للبناء الخرساني. لقد أثبتت نمذجة معلومات البناء (BIM) نفسها كتقنية رئيسية مهمة. من خلال التصور ثلاثي الأبعاد ومحاكاة عمليات معالجة الخرسانة، يمكن للمخططين والمنفذين تحديد التحديات المحتملة وتطوير الحلول في المراحل المبكرة للمشروع. إن دمج BIM مع آلات معالجة الخرسانة الحديثة يجعل من الممكن استخلاص معلمات المعالجة مباشرة من النماذج الرقمية ونقلها إلى الآلات.
هناك تغيير واضح في محركات الأقراص، على سبيل المثال. في حين أن الأجهزة التي تعمل بالبنزين كانت هي المهيمنة منذ فترة طويلة، فإن الشركات المصنعة مثل Hilti وHusqvarna Construction تعتمد بشكل متزايد على البطاريات والأنظمة الكهربائية. المزايا واضحة - انبعاثات أقل، ضوضاء أقل، واستخدام مرن حتى في الغرف المغلقة. يسير هذا التطور جنبًا إلى جنب مع زيادة رقمنة الأجهزة. على سبيل المثال، تزود Tyrolit أنظمتها بأجهزة استشعار تراقب جودة التآكل أو القطع في الوقت الفعلي، وبالتالي تساعد في تقليل الأعطال.
يمكن أيضًا استخدام المنصات السحابية لتحسين مراقبة مشاريع معالجة الخرسانة والتحكم فيها بشكل كبير. تتيح مثل هذه الحلول التحكم والإنتاج والمراقبة في الوقت الفعلي - والمزيد من الشفافية بشكل عام. من بين أمور أخرى، هناك مجموعة متنوعة من الخيارات للمراقبة عن بعد لمواقع البناء، وتحسين عمليات العمل والصيانة الوقائية للآلات.

الذكاء الاصطناعي كمنارة للأمل

أحد المجالات التي يتم فيها دفع عجلة التنمية إلى الأمام هو الذكاء الاصطناعي. ولا يزال استخدام هذه العناصر في معالجة الخرسانة في مراحله الأولى، ولكنه يظهر بالفعل أساليب واعدة. يمكن لأنظمة الذكاء الاصطناعي التعرف على الأنماط في كميات كبيرة من البيانات التي لا تكون واضحة للخبراء البشريين. تعمل الصيانة التنبؤية على تمكين الصيانة التنبؤية، حيث تقوم الخوارزميات الذكية بتحليل بيانات الماكينة بشكل مستمر مثل الاهتزازات ودرجات الحرارة واستهلاك الطاقة من أجل التنبؤ باحتياجات الصيانة قبل حدوث أعطال مكلفة. وهذا لا يقلل من وقت التوقف عن العمل فحسب، بل يعمل أيضًا على تحسين تكاليف الصيانة.
يمكن لأنظمة الرؤية الحاسوبية بدورها تحليل الأسطح الخرسانية في الوقت الفعلي والكشف عن المخالفات أو عيوب الجودة التي قد تغفلها العين البشرية. وهذا يجعل من الممكن إجراء التصحيحات على الفور وبالتالي ضمان معالجة موحدة. كما تساعد أيضًا خوارزميات التعلم الآلي التي يمكنها التعلم من بيانات المشروع التاريخية وتقديم توصيات لمعلمات المعالجة المثالية. الهدف هو زيادة كفاءة عمليات العمل وتقليل هدر المواد.
تحرز أتمتة معالجة الخرسانة أيضًا تقدمًا هائلاً. تتولى أنظمة الروبوتات الحديثة بالفعل المهام التي كان ينفذها في السابق عمال ماهرون حصريًا. ويتسارع التطور، من بين أمور أخرى، بسبب النقص في العمال المهرة في صناعة البناء والتشييد. يمكن لآلات معالجة الخرسانة المستقلة الآن تنفيذ مهام معالجة معينة بشكل مستقل. يتيح التحكم في نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) وتقنية الليزر نتائج عمل دقيقة وجودة ثابتة، خاصة بالنسبة للمهام المتكررة. وفي الوقت نفسه، يمكنهم العمل على مدار الساعة ولا يتأثرون بالتعب الجسدي.

الروبوتات المستقلة

تعمل الروبوتات التعاونية جنبًا إلى جنب مع المشغلين البشريين. وتتولى هذه الأنظمة المهام الصعبة أو الرتيبة أو التي تهدد الصحة، بينما يتولى البشر الأنشطة الإبداعية وحل المشكلات. الميزة: ينخفض ​​عبء العمل على الموظفين بينما تزيد الإنتاجية في نفس الوقت.
على سبيل المثال، تريد شركة Husqvarna Construction إحداث ثورة في معالجة الخرسانة باستخدام "Autogrinder". وفقًا للشركة المصنعة، تم تصميم ماكينة صنفرة الأرضيات ذاتية التشغيل لتوفر لشركات البناء "حرية غير مسبوقة". وهذا من شأنه أن يسمح للعملاء ليس فقط بتحويل كل طابق، ولكن أيضًا "شركتهم بأكملها" وبالتالي زيادة الإنتاجية والربحية.
يوضح Stijn Verherstraeten، نائب الرئيس الأول للفئة والعمليات في شركة Husqvarna Construction: "نحن فخورون جدًا بتقديم جهاز من شأنه أن يغير حقًا طريقة تخطيط وتنفيذ أعمال طحن وتلميع الأرضيات. يعد Husqvarna Autogrinder ابتكارًا رائدًا في سوق معالجة الخرسانة". تعتمد Autogrinder 8 D على "PG 8 DR"، وهي آلة طحن أرضية كوكبية مزودة بتقنية Dual Drive. تم تصميم "نظام الملاحة الفريد" وإعدادات السلامة الخاصة بـ Husqvarna للسماح للآلة بالتنقل بشكل مستقل أثناء الطحن والتلميع، مما يسمح للمشغلين بالتركيز على مهام الحراثة الأخرى.
"تؤكد اختباراتنا الميدانية وتعليقات المشغلين أن Autogrinder يمثل تقدمًا مهمًا. ومن الواضح أننا دخلنا الآن حقبة جديدة في طحن الأرضيات،" يؤكد يواكيم ليف هالستين، نائب الرئيس لإعداد سطح إدارة المنتج في شركة Husqvarna Construction.

ربط المزيد من ثاني أكسيد الكربون

بالإضافة إلى ذلك، فإن تغير المناخ واللوائح البيئية الأكثر صرامة يجبر صناعة الخرسانة على إعادة التفكير. الهدف هو إنتاج مواد البناء بطريقة محايدة للمناخ قدر الإمكان؛ تعمل منظمات مثل معهد فراونهوفر لفيزياء البناء (IBP) على هذا الأمر. وفقًا للباحثين، يعد الفحم الحراري، على سبيل المثال، مفتاحًا مهمًا لجعل الخرسانة أكثر ملاءمة للمناخ. أثناء الإنتاج، تتم معالجة بقايا النباتات أو المواد العضوية الأخرى مثل الميثان في جو فقير بالأكسجين. يتم تخزين ما يصل إلى 40 بالمائة من الكربون الموجود في النباتات كمادة صلبة على شكل بيروشار. من خلال التكامل، يتم ربط كمية أكبر من ثاني أكسيد الكربون في الخرسانة مما ينبعث أثناء الإنتاج. كما طور الباحثون أيضًا عملية لتحبيب البيروشار. ومع إنتاج الركام (أصغر من 2 ملليمتر، ملاحظة المحرر)، فإنه يحل محل الرمل الموجود في الخرسانة، مما يجعل مواد البناء ليس فقط أكثر ملاءمة للمناخ، ولكن أيضًا أخف وزنًا بشكل ملحوظ. وهذا بدوره يمكن أن يوفر تكاليف النقل الإضافية.
في البحث عن خرسانة المستقبل، من المفيد أيضًا إلقاء نظرة على الماضي - وفقًا لفراونهوفر، فإن الخرسانة الرومانية المستخدمة في العصور القديمة تلبي جميع معايير مواد البناء الحديثة والمستدامة. وهي خالية من الأسمنت، وتتكون من الموارد المتاحة محلياً مثل الرماد البركاني، وهي متينة ومرنة في مواجهة العديد من التأثيرات الخارجية. ولسوء الحظ، وفقا للباحثين، فقدت الوصفات التي استندوا إليها. في مشروع ابتكار الأسمنت المستوحى من العصر الروماني من خلال مشروع البحث المعزز متعدد التحليلات (RICIMER)، يبحث الخبراء عن وصفات محتملة من أجل فك رموز التركيبات الأصلية، بما في ذلك المواد المضافة، ونقلها إلى مواد البناء الحديثة.
تعتبر الروابط القلوية المنشطة، والتي تسمى الجيوبوليمرات، مجالًا بحثيًا آخر متناميًا. بفضل خصائصها مثل مقاومة التآكل، والقوة العالية والمقاومة الممتازة لدرجات الحرارة، فإنها توفر نطاقًا واسعًا من الاستخدامات الممكنة، خاصة في البناء. في Fraunhofer IBP، على سبيل المثال، تم تطوير عملية لإنتاج مواد بناء كاملة وصديقة للمناخ من المادة الخام المتجددة Typha (cattail)، والتي تسمى "Typhaboard". تتكون مواد العزل وبناء الجدران متعددة الاستخدامات من أوراق نبات الكاتيل ومادة رابطة معدنية يتم ضغطها في ألواح متعددة الوظائف. يجمع Typhaboard بين العديد من الخصائص التي تجعله مادة بناء منتجة. إنه مستقر، ويوفر عزلًا جيدًا للصوت، وخصائص رطوبة ممتازة، ومقاوم للعفن، وله تأثير عزل عالي ويوفر أيضًا مستوى عالٍ من الحماية من الحرائق.