Betooni töötlemine: digitaliseerimine loob uuendusi

Betooni töötlemine: digitaliseerimine loob uuendusi

Betooni peetakse maailmas enim kasutatavaks ehitusmaterjaliks – pole ime, kuna ehitusmaterjal on ühtaegu vastupidav ja mitmekülgne. Kuid ka betooni töötlemine on väga nõudlik ning materjali edasiarendamiseks käib töö suurel kiirusel üle maailma. Traditsiooniliselt puhtalt mehaanilisest distsipliinist on saamas väga tehniline valdkond, mida iseloomustavad digitehnoloogiad, jätkusuutlikud uuendused ja intelligentsed automaatikalahendused. Tööstus seisab silmitsi väljakutsega ühendada traditsioonilised oskused tipptehnoloogiaga, täites samal ajal kasvavaid nõudmisi jätkusuutlikkuse, tõhususe ja kvaliteedi järele. Sellised ettevõtted nagu Husqvarna Construction, Tyrolit ja Hilti viivad arengut uuendustega edasi, samas kui edasimüüjad, nagu Kuhn, pakuvad masinaid ja spetsiaalsed teenusepakkujad, nagu Dima betoonipuurimis- ja saagimisteenus, kasutavad lahendusi ehitusplatsidel.
Kaasaegsete betoonitüüpide – suure jõudlusega betoonist taaskasutatud segudeni – kasvav valik suurendab nõudeid tööriistadele ja masinatele. Tyrolit reageerib sellele näiteks tööriistadega, mis on eriti vastupidavad ja tagavad kõrge lõikekvaliteedi ka ülikõvade materjalide puhul. Teine probleemne valdkond on töötajate tervis: tolm ja müra on igapäevase tööelu suurimad koormused. Viimastel aastatel on sellised tootjad nagu Husqvarna Construction ja Hilti järjekindlalt välja töötanud süsteeme, mis vähendavad tolmu märglõikamise või integreeritud väljatõmbe abil ning vähendavad samal ajal ka mürasaastet.
Lisaks nendele tehnilistele aspektidele püsib kõrge ka majanduslik surve. Ehitusprojektid tuleb ellu viia võimalikult lühikese aja jooksul; tööriistade kulumisest või ebatäpsetest lõigetest tingitud seisakud on paljudele ettevõtetele kulukad. Tolmuvaesed, täpsed ja kiired töötlemismeetodid on nüüd sageli klientide jaoks otsustavaks valikukriteeriumiks. Üha suuremat rolli mängib ka ergonoomika – seadmed peavad olema kergemad, lihtsamini käsitsetavad ja väiksema vibratsiooniga.

Traditsiooniliste lähenemisviiside ületamine

Tööstusekspertide sõnul võib uuenduslike kontseptsioonide, nagu digitaalne betoonitootmine ja protsesside automatiseerimine, rakendamine potentsiaali massiivselt muuta betoonitootmise standardtehnoloogiaid ning tuua betoonehitusele märkimisväärset efektiivsuse kasvu ning majanduslikku ja ökoloogilist kasu. Ehitusteabe modelleerimine (BIM) on end tõestanud olulise võtmetehnoloogiana. Konkreetsete töötlemisprotsesside kolmemõõtmelise visualiseerimise ja simulatsiooni abil saavad planeerijad ja teostajad tuvastada võimalikud väljakutsed ja töötada välja lahendused projekti varases faasis. BIM-i integreerimine kaasaegsete betoonitöötlemismasinatega võimaldab tuletada töötlemisparameetreid otse digitaalsetest mudelitest ja edastada need masinatele.
Nähtav muutus on näiteks draivides. Kui bensiinimootoriga seadmed on pikka aega olnud domineerivad, siis tootjad nagu Hilti ja Husqvarna Construction toetuvad üha enam aku- ja elektrisüsteemidele. Eelised on ilmsed – vähem emissioone, madalam müra ja paindlik kasutamine ka suletud ruumides. See areng käib käsikäes seadmete suurema digitaliseerimisega. Näiteks Tyrolit varustab oma süsteemid anduritega, mis jälgivad reaalajas kulumist või lõikekvaliteeti ja aitavad seeläbi rikkeid vähendada.
Pilvepõhiseid platvorme saab kasutada ka konkreetsete töötlemisprojektide jälgimise ja kontrolli tohutuks parandamiseks. Sellised lahendused võimaldavad reaalajas juhtimist, tootmist ja jälgimist – ja üldiselt suuremat läbipaistvust. Muuhulgas on mitmekülgsed võimalused ehitusobjektide kaugjälgimiseks, tööprotsesside optimeerimiseks ja masinate ennetavaks hoolduseks.

AI kui lootuse majakas

Üks valdkond, milles areng edasi liigub, on tehisintellekt (AI). Nende kasutamine betooni töötlemisel on alles algusjärgus, kuid see näitab juba paljutõotavaid lähenemisviise. AI-süsteemid suudavad ära tunda mustreid suurtes andmemahus, mis pole inimekspertidele ilmsed. Ennustav hooldus võimaldab ennustavat hooldust, mille käigus intelligentsed algoritmid analüüsivad pidevalt masina andmeid, nagu vibratsioon, temperatuur ja energiatarbimine, et prognoosida hooldusvajadusi enne kulukate rikete tekkimist. See mitte ainult ei vähenda seisakuid, vaid optimeerib ka hoolduskulusid.
Arvutinägemissüsteemid suudavad omakorda reaalajas analüüsida betoonpindu ja tuvastada ebatasasusi või kvaliteedivigu, mis inimsilm märkamata jääks. See võimaldab koheselt korrektuure teha ja seeläbi tagada ühtse töötlemise. Abiks on ka masinõppe algoritmid, mis saavad õppida ajaloolistest projektiandmetest ja anda soovitusi optimaalsete töötlemisparameetrite kohta. Eesmärgiks on tööprotsesside tõhustamine ja materjalijäätmete vähenemine.
Massiivseid edusamme teeb ka betooni töötlemise automatiseerimine. Kaasaegsed robotsüsteemid võtavad juba ülesandeid, mida varem täitsid ainult oskustöölised. Arengut kiirendab muu hulgas oskustööliste nappus ehitussektoris. Autonoomsed betoonitöötlemismasinad saavad nüüd teatud töötlemisülesandeid iseseisvalt täita. GPS-juhtimine ja lasertehnoloogia võimaldavad täpseid töötulemusi ja püsivat kvaliteeti, eriti korduvate ülesannete puhul. Samal ajal võivad nad töötada ööpäevaringselt ja neid ei mõjuta füüsiline väsimus.

Autonoomsed robotid

Koostöörobotid töötavad käsikäes inimoperaatoritega. Need süsteemid võtavad enda kanda rasked, monotoonsed või tervist ohustavad ülesanded, samas kui inimesed võtavad enda kanda loomingulised ja probleemide lahendamise tegevused. Eelis: töötajate töökoormus väheneb ja tootlikkus samal ajal tõuseb.
Näiteks soovib Husqvarna Construction muuta betoonitöötlemise autogrindiga revolutsiooniliseks. Tootja sõnul oli isetoimiv põrandalihvija mõeldud pakkuma ehitusfirmadele “enneolematut vabadust”. See võimaldaks klientidel mitte ainult muuta iga korrust, vaid ka "kogu oma ettevõtet" ning tõsta seeläbi tootlikkust ja kasumlikkust.
"Oleme väga uhked, et tutvustame seadet, mis muudab tõeliselt põranda lihvimis- ja poleerimistööde kavandamise ja teostamise. Husqvarna Autogrinder on murranguline uuendus betoonitöötlemise turul," selgitab Husqvarna Constructioni kategooria ja operatsioonide vanem asepresident Stijn Verherstraeten. Autogrinder 8 D põhineb kaheajamitehnoloogiaga planetaarsel põrandalihvimismasinal PG 8 DR. Husqvarna “ainulaadne navigatsioonisüsteem” ja ohutusseaded on loodud nii, et masin saaks lihvimise ja poleerimise ajal iseseisvalt navigeerida, võimaldades operaatoritel keskenduda muudele mullaharimistöödele.
"Meie välikatsed ja operaatoritelt saadud tagasiside kinnitavad, et Autogrinder kujutab endast olulist edasiminekut. On selge, et oleme nüüd alustanud põrandalihvimises uue ajastu," rõhutab Husqvarna Constructioni tootejuhtimise pinna ettevalmistamise asepresident Joakim Leff-Hallstein.

Siduge rohkem süsihappegaasi

Lisaks sunnivad betoonitööstust ümber mõtlema kliimamuutused ja karmimad keskkonnaalased eeskirjad. Eesmärk on toota ehitusmaterjali võimalikult kliimaneutraalselt; organisatsioonid nagu Fraunhoferi Ehitusfüüsika IBP instituut töötavad selle nimel. Teadlaste sõnul on näiteks pürosüsi oluline võti betooni kliimasõbralikumaks muutmisel. Tootmise käigus töödeldakse taimejääke või muid orgaanilisi aineid, nagu metaan, hapnikuvaeses atmosfääris. Kuni 40 protsenti taimedes sisalduvast süsinikust säilitatakse tahke ainena pürosöe kujul. Integreerimise kaudu seotakse betooni rohkem süsihappegaasi, kui eraldub tootmise käigus. Teadlased on välja töötanud ka protsessi pürosöe granuleerimiseks. Toodetud täitematerjalidega (väiksemad kui kaks millimeetrit, toimetaja märkus) asendavad need betoonis olevat liiva, muutes ehitusmaterjali mitte ainult kliimasõbralikumaks, vaid ka oluliselt kergemaks. See võib omakorda säästa täiendavaid transpordikulusid.
Tuleviku betooni otsinguil tasub heita pilk ka minevikku - Fraunhoferi sõnul vastab antiikajal kasutatud Rooma betoon kõigile kaasaegsete jätkusuutlike ehitusmaterjalide kriteeriumidele. Need on tsemendivabad, koosnevad kohapeal kättesaadavatest ressurssidest nagu vulkaaniline tuhk, on vastupidavad ja vastupidavad paljudele välismõjudele. Kahjuks läksid teadlaste sõnul nende aluseks olnud retseptid kaduma. Projektis Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) uurivad eksperdid võimalikke retsepte, et dešifreerida algsed koostised, sealhulgas lisandid, ja viia need üle kaasaegsetele ehitusmaterjalidele.
Leelisaktiveeritud sideained, nn geopolümeerid, on teine ​​kasvav uurimisvaldkond. Selliste omadustega nagu korrosioonikindlus, kõrge tugevus ja suurepärane temperatuurikindlus pakuvad laia valikut kasutusvõimalusi, eriti ehituses. Näiteks Fraunhofer IBP-s töötati välja protsess täisväärtusliku ja ennekõike kliimasõbraliku ehitusmaterjali tootmiseks taastuvast toorainest Typha (cattail), nn "Typhaboard". Mitmekülgne soojustus- ja seinaehitusmaterjal koosneb kassikalehtedest ja mineraalsest sideainest, mis on pressitud multifunktsionaalseteks paneelideks. Typhaboard ühendab endas palju omadusi, mis muudavad selle tootlikuks ehitusmaterjaliks. See on stabiilne, pakub head heliisolatsiooni, suurepäraseid niiskusomadusi, on hallitusekindel, suure isoleeriva toimega ja pakub ka kõrget tulekaitse taset.