Επεξεργασία σκυροδέματος: Η ψηφιοποίηση δημιουργεί καινοτομία

Επεξεργασία σκυροδέματος: Η ψηφιοποίηση δημιουργεί καινοτομία

Το σκυρόδεμα θεωρείται ευρέως ως το πιο χρησιμοποιούμενο οικοδομικό υλικό παγκοσμίως - δεν είναι περίεργο, καθώς το δομικό υλικό είναι στιβαρό και ευέλικτο. Ωστόσο, το σκυρόδεμα είναι επίσης πολύ απαιτητικό στην επεξεργασία, και γίνεται δουλειά με μεγάλη ταχύτητα σε όλο τον κόσμο για την περαιτέρω ανάπτυξη του υλικού. Ο παραδοσιακά καθαρά μηχανικός κλάδος γίνεται ένας εξαιρετικά τεχνικός τομέας που χαρακτηρίζεται από ψηφιακές τεχνολογίες, βιώσιμες καινοτομίες και έξυπνες λύσεις αυτοματισμού. Η βιομηχανία βρίσκεται αντιμέτωπη με την πρόκληση του συνδυασμού των παραδοσιακών δεξιοτήτων με την τεχνολογία αιχμής, ικανοποιώντας παράλληλα τις αυξανόμενες απαιτήσεις για βιωσιμότητα, αποτελεσματικότητα και ποιότητα. Εταιρείες όπως η Husqvarna Construction, η Tyrolit και η Hilti προωθούν την ανάπτυξη με καινοτομίες, ενώ διανομείς όπως η Kuhn παρέχουν τα μηχανήματα και εξειδικευμένοι πάροχοι υπηρεσιών όπως η υπηρεσία διάτρησης και πριονίσματος σκυροδέματος της Dima χρησιμοποιούν τις λύσεις στα εργοτάξια.
Η αυξανόμενη ποικιλία σύγχρονων τύπων σκυροδέματος - από σκυρόδεμα υψηλής απόδοσης έως ανακυκλωμένα μείγματα - αυξάνει τις απαιτήσεις σε εργαλεία και μηχανήματα. Το Tyrolit ανταποκρίνεται σε αυτό, για παράδειγμα, με εργαλεία που είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά και εξασφαλίζουν υψηλή ποιότητα κοπής ακόμη και με εξαιρετικά σκληρά υλικά. Ένας άλλος προβληματικός τομέας είναι η υγεία των εργαζομένων: η σκόνη και ο θόρυβος είναι από τα μεγαλύτερα βάρη στην καθημερινή επαγγελματική ζωή. Τα τελευταία χρόνια, κατασκευαστές όπως η Husqvarna Construction και η Hilti ανέπτυξαν με συνέπεια συστήματα που μειώνουν τη σκόνη μέσω υγρής κοπής ή ενσωματωμένης εξαγωγής και ταυτόχρονα μειώνουν την ηχορύπανση.
Εκτός από αυτές τις τεχνικές πτυχές, η οικονομική πίεση παραμένει επίσης υψηλή. Τα κατασκευαστικά έργα πρέπει να υλοποιηθούν το συντομότερο δυνατό. Οι χρόνοι διακοπής λειτουργίας λόγω φθοράς εργαλείων ή ανακριβών κοπών είναι δαπανηρές για πολλές εταιρείες. Οι μέθοδοι επεξεργασίας με χαμηλή σκόνη, ακριβείς και γρήγορες είναι πλέον συχνά αποφασιστικό κριτήριο επιλογής για τους πελάτες. Η εργονομία διαδραματίζει επίσης αυξανόμενο ρόλο – οι συσκευές πρέπει να είναι ελαφρύτερες, ευκολότερες στο χειρισμό και να έχουν λιγότερους κραδασμούς.

Ξεπερνώντας τις παραδοσιακές προσεγγίσεις

Σύμφωνα με ειδικούς του κλάδου, η εφαρμογή καινοτόμων αντιλήψεων, όπως η παραγωγή ψηφιακού σκυροδέματος και η αυτοματοποίηση διεργασιών, έχει τη δυνατότητα να αλλάξει μαζικά τις τυπικές τεχνολογίες για την παραγωγή σκυροδέματος και να αποφέρει σημαντικά κέρδη απόδοσης καθώς και οικονομικά και οικολογικά οφέλη στην κατασκευή σκυροδέματος. Το Building Information Modeling (BIM) έχει καθιερωθεί ως μια σημαντική βασική τεχνολογία. Μέσω της τρισδιάστατης απεικόνισης και της προσομοίωσης συγκεκριμένων διαδικασιών επεξεργασίας, οι σχεδιαστές και οι εκτελεστές μπορούν να εντοπίσουν πιθανές προκλήσεις και να αναπτύξουν λύσεις στις πρώτες φάσεις του έργου. Η ενοποίηση του BIM με τις σύγχρονες μηχανές επεξεργασίας σκυροδέματος καθιστά δυνατή την εξαγωγή παραμέτρων επεξεργασίας απευθείας από τα ψηφιακά μοντέλα και τη μεταφορά τους στα μηχανήματα.
Υπάρχει μια ορατή αλλαγή στους δίσκους, για παράδειγμα. Ενώ οι βενζινοκίνητες συσκευές κυριαρχούν εδώ και καιρό, κατασκευαστές όπως η Hilti και η Husqvarna Construction βασίζονται όλο και περισσότερο σε μπαταρίες και ηλεκτρικά συστήματα. Τα πλεονεκτήματα είναι προφανή – λιγότερες εκπομπές ρύπων, χαμηλότερος θόρυβος και ευέλικτη χρήση ακόμη και σε κλειστούς χώρους. Αυτή η εξέλιξη συμβαδίζει με τη μεγαλύτερη ψηφιοποίηση των συσκευών. Η Tyrolit, για παράδειγμα, εξοπλίζει τα συστήματά της με αισθητήρες που παρακολουθούν τη φθορά ή την ποιότητα κοπής σε πραγματικό χρόνο και έτσι συμβάλλουν στη μείωση των αστοχιών.
Οι πλατφόρμες που βασίζονται στο cloud μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για να βελτιώσουν σε τεράστιο βαθμό την παρακολούθηση και τον έλεγχο των έργων επεξεργασίας σκυροδέματος. Τέτοιες λύσεις επιτρέπουν τον έλεγχο, την παραγωγή και την παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο – και γενικά μεγαλύτερη διαφάνεια. Μεταξύ άλλων, υπάρχει πληθώρα επιλογών για απομακρυσμένη παρακολούθηση των εργοταξίων, βελτιστοποίηση των διαδικασιών εργασίας και προληπτική συντήρηση μηχανημάτων.

Το AI ως φάρος ελπίδας

Ένας τομέας στον οποίο προωθείται η ανάπτυξη είναι η τεχνητή νοημοσύνη (AI). Η χρήση αυτών στην επεξεργασία σκυροδέματος βρίσκεται ακόμη στα αρχικά της στάδια, αλλά ήδη δείχνει πολλά υποσχόμενες προσεγγίσεις. Τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης μπορούν να αναγνωρίσουν μοτίβα σε μεγάλους όγκους δεδομένων που δεν είναι προφανή στους ειδικούς. Η προγνωστική συντήρηση επιτρέπει την έξυπνη συντήρηση, με την οποία οι έξυπνοι αλγόριθμοι αναλύουν συνεχώς δεδομένα μηχανής, όπως κραδασμούς, θερμοκρασίες και κατανάλωση ενέργειας, προκειμένου να προβλέψουν τις ανάγκες συντήρησης πριν προκύψουν δαπανηρές βλάβες. Αυτό όχι μόνο μειώνει το χρόνο διακοπής λειτουργίας, αλλά και βελτιστοποιεί το κόστος συντήρησης.
Τα συστήματα υπολογιστικής όρασης, με τη σειρά τους, μπορούν να αναλύσουν επιφάνειες από σκυρόδεμα σε πραγματικό χρόνο και να ανιχνεύσουν ανωμαλίες ή ποιοτικά ελαττώματα που θα έλειπαν από το ανθρώπινο μάτι. Αυτό καθιστά δυνατή την άμεση πραγματοποίηση διορθώσεων και, συνεπώς, την εξασφάλιση ομοιόμορφης επεξεργασίας. Βοηθούν επίσης αλγόριθμοι μηχανικής εκμάθησης που μπορούν να μάθουν από ιστορικά δεδομένα έργου και παρέχουν συστάσεις για βέλτιστες παραμέτρους επεξεργασίας. Στόχος είναι πιο αποτελεσματικές διαδικασίες εργασίας και μειωμένη σπατάλη υλικών.
Η αυτοματοποίηση της επεξεργασίας σκυροδέματος σημειώνει επίσης τεράστια πρόοδο. Τα σύγχρονα συστήματα ρομπότ αναλαμβάνουν ήδη εργασίες που προηγουμένως εκτελούνταν αποκλειστικά από ειδικευμένους εργαζόμενους. Η ανάπτυξη επιταχύνεται, μεταξύ άλλων, από την έλλειψη ειδικευμένων εργαζομένων στον κατασκευαστικό κλάδο. Οι αυτόνομες μηχανές επεξεργασίας σκυροδέματος μπορούν πλέον να εκτελούν ανεξάρτητα ορισμένες εργασίες επεξεργασίας. Ο έλεγχος GPS και η τεχνολογία λέιζερ επιτρέπουν ακριβή αποτελέσματα εργασίας και σταθερή ποιότητα, ειδικά για επαναλαμβανόμενες εργασίες. Ταυτόχρονα, μπορούν να εργάζονται όλο το εικοσιτετράωρο και δεν επηρεάζονται από τη σωματική κόπωση.

Αυτόνομα ρομπότ

Τα συνεργατικά ρομπότ συνεργάζονται χέρι-χέρι με ανθρώπους χειριστές. Αυτά τα συστήματα αναλαμβάνουν δύσκολα, μονότονα ή επικίνδυνα για την υγεία καθήκοντα, ενώ οι άνθρωποι αναλαμβάνουν δημιουργικές δραστηριότητες και δραστηριότητες επίλυσης προβλημάτων. Πλεονέκτημα: Ο φόρτος εργασίας των εργαζομένων μειώνεται ενώ ταυτόχρονα αυξάνεται η παραγωγικότητα.
Για παράδειγμα, η Husqvarna Construction θέλει να φέρει την επανάσταση στην επεξεργασία σκυροδέματος με το «Autogrinder». Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, το αυτολειτουργούμενο τριβείο δαπέδου σχεδιάστηκε για να προσφέρει στις κατασκευαστικές εταιρείες «άνευ προηγουμένου ελευθερία». Αυτό θα επέτρεπε στους πελάτες όχι μόνο να μεταμορφώσουν κάθε όροφο, αλλά και «ολόκληρη την εταιρεία τους» και έτσι να αυξήσουν την παραγωγικότητα και την κερδοφορία.
"Είμαστε πολύ περήφανοι που παρουσιάζουμε μια συσκευή που θα μεταμορφώσει πραγματικά τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται και εκτελούνται οι εργασίες λείανσης και στίλβωσης δαπέδου. Το Husqvarna Autogrinder είναι μια πρωτοποριακή καινοτομία στην αγορά επεξεργασίας σκυροδέματος", εξηγεί ο Stijn Verherstraeten, Ανώτερος Αντιπρόεδρος Κατηγορίας & Επιχειρήσεων στην Husqvarna Construction. Το Autogrinder 8 D βασίζεται στο «PG 8 DR», μια πλανητική μηχανή λείανσης δαπέδου με τεχνολογία Dual Drive. Το «μοναδικό σύστημα πλοήγησης» και οι ρυθμίσεις ασφαλείας της Husqvarna έχουν σχεδιαστεί για να επιτρέπουν στο μηχάνημα να πλοηγείται αυτόνομα κατά τη διάρκεια της λείανσης και της στίλβωσης, επιτρέποντας στους χειριστές να επικεντρώνονται σε άλλες εργασίες άροσης.
"Οι δοκιμές πεδίου και τα σχόλια από τους χειριστές επιβεβαιώνουν ότι το Autogrinder αντιπροσωπεύει μια σημαντική πρόοδο. Είναι σαφές ότι έχουμε πλέον εγκαινιάσει μια νέα εποχή στην λείανση δαπέδων", τονίζει ο Joakim Leff-Hallstein, Αντιπρόεδρος Προετοιμασίας Επιφανειών Διαχείρισης Προϊόντων στην Husqvarna Construction.

Δέστε περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα

Επιπλέον, η κλιματική αλλαγή και οι αυστηρότεροι περιβαλλοντικοί κανονισμοί αναγκάζουν τη βιομηχανία σκυροδέματος να ξανασκεφτεί. Στόχος είναι η παραγωγή του οικοδομικού υλικού όσο το δυνατόν πιο κλιματικά ουδέτερη. Οργανισμοί όπως το Fraunhofer Institute for Building Physics IBP εργάζονται σε αυτό. Σύμφωνα με τους ερευνητές, ο «πυροκάρβουνο», για παράδειγμα, είναι ένα σημαντικό κλειδί για να γίνει το σκυρόδεμα πιο φιλικό προς το κλίμα. Κατά την παραγωγή, τα φυτικά υπολείμματα ή άλλες οργανικές ουσίες όπως το μεθάνιο υποβάλλονται σε επεξεργασία σε ατμόσφαιρα φτωχή σε οξυγόνο. Έως και το 40 τοις εκατό του άνθρακα που περιέχεται στα φυτά αποθηκεύεται ως στερεό με τη μορφή πυροζάνθρακα. Μέσω της ενσωμάτωσης, περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα δεσμεύεται στο σκυρόδεμα από ό,τι εκπέμπεται κατά την παραγωγή. Οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης μια διαδικασία για την κοκκοποίηση του πυροχάρτου. Με τα αδρανή που παράγονται (μικρότερα από δύο χιλιοστά, σημείωση του συντάκτη), αντικαθιστούν την άμμο στο σκυρόδεμα, καθιστώντας το δομικό υλικό όχι μόνο πιο φιλικό προς το κλίμα, αλλά και σημαντικά ελαφρύτερο. Αυτό θα μπορούσε με τη σειρά του να εξοικονομήσει επιπλέον κόστος μεταφοράς.
Στην αναζήτηση του σκυροδέματος του μέλλοντος, αξίζει επίσης να ρίξουμε μια ματιά στο παρελθόν - σύμφωνα με τον Fraunhofer, το ρωμαϊκό σκυρόδεμα που χρησιμοποιήθηκε στην αρχαιότητα πληροί όλα τα κριτήρια για σύγχρονα, βιώσιμα δομικά υλικά. Είναι χωρίς τσιμέντο, αποτελούνται από τοπικούς διαθέσιμους πόρους όπως η ηφαιστειακή τέφρα, είναι ανθεκτικά και ανθεκτικά σε πολλές εξωτερικές επιρροές. Δυστυχώς, σύμφωνα με τους ερευνητές, οι συνταγές στις οποίες βασίστηκαν χάθηκαν. Στο έργο Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER), οι ειδικοί ερευνούν πιθανές συνταγές προκειμένου να αποκρυπτογραφήσουν τα αρχικά σκευάσματα, συμπεριλαμβανομένων των πρόσθετων, και να τα μεταφέρουν σε σύγχρονα δομικά υλικά.
Τα αλκαλικά ενεργοποιημένα συνδετικά, τα λεγόμενα γεωπολυμερή, είναι ένα άλλο αναπτυσσόμενο πεδίο έρευνας. Με ιδιότητες όπως αντοχή στη διάβρωση, υψηλή αντοχή και εξαιρετική αντοχή στη θερμοκρασία, προσφέρουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών χρήσεων, ειδικά στην κατασκευή. Στην Fraunhofer IBP, για παράδειγμα, αναπτύχθηκε μια διαδικασία για την παραγωγή ενός πλήρως ανεπτυγμένου και, κυρίως, φιλικού προς το κλίμα οικοδομικού υλικού από την ανανεώσιμη πρώτη ύλη Typha (cattail), το λεγόμενο «Typhaboard». Το ευέλικτο μονωτικό και οικοδομικό υλικό τοίχων αποτελείται από φύλλα cattail και ένα ορυκτό συνδετικό, τα οποία συμπιέζονται σε πολυλειτουργικά πάνελ. Το Typhaboard συνδυάζει πολλές ιδιότητες που το καθιστούν παραγωγικό οικοδομικό υλικό. Είναι σταθερό, προσφέρει καλή ηχομόνωση, εξαιρετικές ιδιότητες υγρασίας, είναι ανθεκτικό στη μούχλα, έχει υψηλή μονωτική δράση και προσφέρει επίσης υψηλό επίπεδο πυροπροστασίας.