Zpracování betonu: Digitalizace vytváří inovace

Zpracování betonu: Digitalizace vytváří inovace

Beton je široce považován za celosvětově nejpoužívanější stavební materiál – není divu, protože stavební materiál je robustní a všestranný. Beton je ale také velmi náročný na zpracování a po celém světě se vysokou rychlostí pracuje na dalším vývoji materiálu. Tradičně čistě mechanická disciplína se stává vysoce technickou oblastí charakterizovanou digitálními technologiemi, udržitelnými inovacemi a inteligentními automatizačními řešeními. Průmysl čelí výzvě spojit tradiční dovednosti se špičkovými technologiemi a zároveň splnit rostoucí požadavky na udržitelnost, efektivitu a kvalitu. Společnosti jako Husqvarna Construction, Tyrolit a Hilti posouvají vývoj kupředu pomocí inovací, zatímco distributoři jako Kuhn poskytují stroje a poskytovatelé specializovaných služeb, jako je služba vrtání a řezání betonu společnosti Dima, používají tato řešení na staveništích.
Rostoucí rozmanitost moderních typů betonů – od vysokohodnotných betonů až po recyklované směsi – zvyšuje nároky na nástroje a stroje. Tyrolit na to reaguje například nástroji, které jsou obzvláště odolné a zajišťují vysokou kvalitu řezu i u extrémně tvrdých materiálů. Další problematickou oblastí je zdraví zaměstnanců: prach a hluk patří k největším zátěžím v každodenním pracovním životě. V posledních letech výrobci jako Husqvarna Construction a Hilti důsledně vyvíjejí systémy, které snižují prašnost pomocí mokrého řezání nebo integrovaného odsávání a zároveň snižují hlukové znečištění.
Kromě těchto technických aspektů zůstává vysoký i ekonomický tlak. Stavební projekty musí být realizovány v co nejkratším čase; prostoje způsobené opotřebením nástrojů nebo nepřesnými řezy jsou pro mnoho společností nákladné. Nízkoprašné, přesné a rychlé metody zpracování jsou dnes často rozhodujícím kritériem výběru pro klienty. Rostoucí roli hraje také ergonomie – zařízení musí být lehčí, snáze se s nimi manipuluje a mají méně vibrací.

Překonání tradičních přístupů

Podle odborníků z oboru má aplikace inovativních konceptů, jako je digitální výroba betonu a automatizace procesů, potenciál výrazně změnit standardní technologie výroby betonu a přinést do betonových konstrukcí významné zvýšení efektivity i ekonomické a ekologické výhody. Building Information Modeling (BIM) se etabloval jako důležitá klíčová technologie. Prostřednictvím trojrozměrné vizualizace a simulace procesů zpracování betonu mohou plánovači a realizátoři identifikovat potenciální výzvy a vyvinout řešení v raných fázích projektu. Integrace BIM s moderními stroji na zpracování betonu umožňuje odvodit parametry zpracování přímo z digitálních modelů a přenést je do strojů.
Viditelná změna je například u pohonů. Zatímco zařízení s benzínovým pohonem byla dlouho dominantní, výrobci jako Hilti a Husqvarna Construction stále více spoléhají na akumulátorové a elektrické systémy. Výhody jsou zřejmé – méně emisí, nižší hlučnost a flexibilní použití i v uzavřených prostorách. Tento vývoj jde ruku v ruce s větší digitalizací zařízení. Tyrolit například vybavuje své systémy senzory, které v reálném čase sledují opotřebení nebo kvalitu řezu a pomáhají tak snižovat poruchovost.
Cloudové platformy lze také využít k enormnímu zlepšení monitorování a řízení konkrétních projektů zpracování. Taková řešení umožňují řízení, výrobu a monitorování v reálném čase – a obecně větší transparentnost. Mimo jiné existují nejrůznější možnosti vzdáleného monitorování stavenišť, optimalizace pracovních procesů a preventivní údržby strojů.

AI jako maják naděje

Jednou z oblastí, ve které jde vývoj kupředu, je umělá inteligence (AI). Jejich použití při zpracování betonu je stále v raných fázích, ale již ukazuje slibné přístupy. Systémy AI dokážou rozpoznat vzory ve velkém množství dat, které nejsou pro lidské experty zřejmé. Prediktivní údržba umožňuje prediktivní údržbu, kdy inteligentní algoritmy nepřetržitě analyzují data o stroji, jako jsou vibrace, teploty a spotřeba energie, aby bylo možné předvídat potřeby údržby dříve, než dojde k nákladným poruchám. To nejen snižuje prostoje, ale také optimalizuje náklady na údržbu.
Systémy počítačového vidění zase dokážou analyzovat betonové povrchy v reálném čase a odhalit nesrovnalosti nebo vady kvality, které by lidské oko přehlédlo. To umožňuje okamžitě provádět opravy a zajistit tak jednotné zpracování. Pomáhají také algoritmy strojového učení, které se umí učit z historických dat projektu a poskytují doporučení pro optimální parametry zpracování. Cílem je zefektivnění pracovních procesů a snížení plýtvání materiálem.
Masivní pokroky zaznamenává také automatizace zpracování betonu. Moderní robotické systémy již přebírají úkoly, které dříve prováděli výhradně kvalifikovaní pracovníci. Rozvoj urychluje mimo jiné nedostatek kvalifikovaných pracovníků ve stavebnictví. Autonomní stroje na zpracování betonu mohou nyní provádět určité úkoly zpracování nezávisle. GPS ovládání a laserová technologie umožňují přesné výsledky práce a stálou kvalitu zejména u opakujících se úkolů. Zároveň mohou pracovat nepřetržitě a neovlivňuje je fyzická únava.

Autonomní roboti

Kolaborativní roboti pracují ruku v ruce s lidskými operátory. Tyto systémy přebírají obtížné, monotónní nebo zdraví ohrožující úkoly, zatímco lidé přebírají kreativní činnosti a činnosti řešící problémy. Výhoda: Pracovní zátěž zaměstnanců klesá a zároveň se zvyšuje produktivita.
Například společnost Husqvarna Construction chce revolučním způsobem změnit zpracování betonu pomocí „automatické brusky“. Samoobslužná podlahová bruska byla podle výrobce navržena tak, aby stavebním firmám nabídla „bezprecedentní svobodu“. To by zákazníkům umožnilo transformovat nejen každé patro, ale i „celou svou společnost“, a tím zvýšit produktivitu a ziskovost.
"Jsme velmi hrdí na to, že můžeme představit zařízení, které skutečně změní způsob plánování a provádění prací na broušení a leštění podlah. Husqvarna Autogrinder je převratnou inovací na trhu zpracování betonu," vysvětluje Stijn Verherstraeten, Senior Vice President Category & Operations ve společnosti Husqvarna Construction. Autogrinder 8 D je založen na „PG 8 DR“, planetární brusce na podlahy s technologií Dual Drive. „Unikátní navigační systém“ a bezpečnostní nastavení společnosti Husqvarna jsou navrženy tak, aby umožnily stroji autonomní navigaci během broušení a leštění, což operátorům umožnilo soustředit se na jiné úkoly zpracování půdy.
"Naše testy v terénu a zpětná vazba od operátorů potvrzují, že Autobruska představuje důležitý pokrok. Je jasné, že jsme nyní zahájili novou éru broušení podlah," zdůrazňuje Joakim Leff-Hallstein, viceprezident Product Management Surface Preparation ve stavebnictví Husqvarna.

Navázat více oxidu uhličitého

Navíc změna klimatu a přísnější ekologické předpisy nutí betonářský průmysl k přehodnocení. Cílem je vyrábět stavební materiál pokud možno klimaticky neutrálně; na tom pracují organizace jako Fraunhoferův institut pro stavební fyziku IBP. Podle výzkumníků je například „pyrocharcoal“ důležitým klíčem k tomu, aby byl beton šetrnější ke klimatu. Při výrobě se rostlinné zbytky nebo jiné organické látky, jako je metan, zpracovávají v atmosféře chudé na kyslík. Až 40 procent uhlíku obsaženého v rostlinách je uloženo jako pevná látka ve formě pyrocharu. Integrací se v betonu váže více oxidu uhličitého, než se uvolňuje při výrobě. Vědci také vyvinuli proces granulace pyrocharu. S vyrobeným kamenivem (menší než dva milimetry, pozn. red.) nahrazují písek v betonu, čímž je stavební materiál nejen klimaticky šetrnější, ale také výrazně lehčí. To by zase mohlo ušetřit dodatečné náklady na dopravu.
Při hledání betonu budoucnosti stojí za to nahlédnout i do minulosti – římský beton používaný ve starověku podle Fraunhofera splňuje všechna kritéria pro moderní, udržitelné stavební materiály. Neobsahují cement, skládají se z místně dostupných zdrojů, jako je sopečný popel, jsou odolné a odolné vůči mnoha vnějším vlivům. Bohužel se podle vědců ztratily receptury, ze kterých vycházely. V projektu Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) odborníci zkoumají možné receptury, aby rozluštili původní receptury, včetně přísad, a převedli je do moderních stavebních materiálů.
Další rostoucí oblastí výzkumu jsou alkalicky aktivovaná pojiva, tzv. geopolymery. S vlastnostmi, jako je odolnost proti korozi, vysoká pevnost a vynikající teplotní odolnost, nabízejí široké možnosti využití zejména ve stavebnictví. Ve Fraunhofer IBP byl například vyvinut proces výroby plnohodnotného a především klimaticky šetrného stavebního materiálu z obnovitelné suroviny Typha (orobinec), tzv. „Typhaboard“. Všestranný izolační a stěnový stavební materiál se skládá z listů orobince a minerálního pojiva, které jsou lisovány do multifunkčních panelů. Typhaboard kombinuje mnoho vlastností, které z něj dělají produktivní stavební materiál. Je stabilní, nabízí dobrou zvukovou izolaci, vynikající vlastnosti proti vlhkosti, je odolný proti plísním, má vysoký izolační účinek a také nabízí vysokou úroveň požární ochrany.