Betona apstrāde: digitalizācija rada inovācijas

Betona apstrāde: digitalizācija rada inovācijas

Betons tiek plaši uzskatīts par pasaulē visvairāk izmantoto būvmateriālu – tas nav brīnums, jo būvmateriāls ir gan izturīgs, gan daudzpusīgs. Taču arī betona apstrāde ir ļoti prasīga, un visā pasaulē tiek strādāts ar lielu ātrumu, lai materiālu tālāk attīstītu. Tradicionāli tīri mehāniskā disciplīna kļūst par ļoti tehnisku jomu, ko raksturo digitālās tehnoloģijas, ilgtspējīgas inovācijas un inteliģenti automatizācijas risinājumi. Nozare saskaras ar izaicinājumu apvienot tradicionālās prasmes ar progresīvām tehnoloģijām, vienlaikus apmierinot pieaugošās prasības pēc ilgtspējības, efektivitātes un kvalitātes. Tādi uzņēmumi kā Husqvarna Construction, Tyrolit un Hilti virza attīstību uz priekšu ar inovācijām, savukārt izplatītāji, piemēram, Kuhn, nodrošina iekārtas, un specializētie pakalpojumu sniedzēji, piemēram, Dima betona urbšanas un zāģēšanas serviss, izmanto risinājumus būvlaukumos.
Pieaugošā mūsdienu betona veidu dažādība – no augstas veiktspējas betona līdz otrreizēji pārstrādātiem maisījumiem – palielina prasības instrumentiem un mašīnām. Tyrolit uz to reaģē, piemēram, ar instrumentiem, kas ir īpaši izturīgi un nodrošina augstu griešanas kvalitāti pat ar īpaši cietiem materiāliem. Vēl viena problēmu joma ir darbinieku veselība: putekļi un troksnis ir viens no lielākajiem ikdienas darba dzīves apgrūtinājumiem. Pēdējos gados tādi ražotāji kā Husqvarna Construction un Hilti ir konsekventi izstrādājuši sistēmas, kas samazina putekļus, izmantojot mitro griešanu vai integrēto nosūkšanu, un vienlaikus samazina trokšņa piesārņojumu.
Papildus šiem tehniskajiem aspektiem joprojām ir augsts arī ekonomiskais spiediens. Būvniecības projekti jāīsteno pēc iespējas īsākā laikā; dīkstāves darbarīku nodiluma vai neprecīzu griezumu dēļ daudziem uzņēmumiem izmaksā dārgi. Mazputekļu, precīzas un ātras apstrādes metodes tagad bieži vien ir klientu izšķirošais atlases kritērijs. Arvien lielāku lomu spēlē arī ergonomika – ierīcēm ir jābūt vieglākām, vieglāk apstrādājamām un ar mazāku vibrāciju.

Tradicionālo pieeju pārvarēšana

Pēc nozares ekspertu domām, inovatīvu koncepciju, piemēram, digitālās betona ražošanas un procesu automatizācijas, pielietošana var masveidā mainīt betona ražošanas standarta tehnoloģijas un sniegt ievērojamus efektivitātes pieaugumus, kā arī ekonomiskus un ekoloģiskus ieguvumus betona būvniecībā. Ēku informācijas modelēšana (BIM) ir kļuvusi par svarīgu galveno tehnoloģiju. Izmantojot trīsdimensiju vizualizāciju un konkrētu apstrādes procesu simulāciju, plānotāji un izpildītāji var identificēt iespējamos izaicinājumus un izstrādāt risinājumus agrīnās projekta fāzēs. BIM integrācija ar modernām betona apstrādes iekārtām ļauj iegūt apstrādes parametrus tieši no digitālajiem modeļiem un pārnest tos uz mašīnām.
Piemēram, diskdziņos ir redzamas izmaiņas. Lai gan ar benzīnu darbināmas ierīces jau sen ir dominējušas, tādi ražotāji kā Hilti un Husqvarna Construction arvien vairāk paļaujas uz akumulatoru un elektriskām sistēmām. Priekšrocības ir acīmredzamas – mazāk izmešu, mazāks troksnis un elastīga izmantošana pat slēgtās telpās. Šī attīstība iet roku rokā ar lielāku ierīču digitalizāciju. Piemēram, Tyrolit savas sistēmas aprīko ar sensoriem, kas reāllaikā uzrauga nodilumu vai griešanas kvalitāti un tādējādi palīdz samazināt atteices.
Uz mākoņiem balstītas platformas var izmantot arī, lai ievērojami uzlabotu konkrētu apstrādes projektu uzraudzību un kontroli. Šādi risinājumi nodrošina kontroli, ražošanu un uzraudzību reāllaikā un kopumā lielāku pārredzamību. Cita starpā ir pieejamas dažādas iespējas būvlaukumu attālinātai uzraudzībai, darba procesu optimizācijai un mašīnu profilaktiskajai apkopei.

AI kā cerību bāka

Viena no jomām, kurā tiek virzīta attīstība, ir mākslīgais intelekts (AI). To izmantošana betona apstrādē joprojām ir agrīnā stadijā, taču jau ir redzama daudzsološa pieeja. AI sistēmas var atpazīt modeļus lielos datu apjomos, kas cilvēku ekspertiem nav acīmredzami. Prognozējošā apkope nodrošina paredzamo apkopi, kurā viedie algoritmi nepārtraukti analizē iekārtas datus, piemēram, vibrācijas, temperatūru un enerģijas patēriņu, lai paredzētu apkopes vajadzības, pirms rodas dārgas atteices. Tas ne tikai samazina dīkstāves laiku, bet arī optimizē uzturēšanas izmaksas.
Savukārt datorredzes sistēmas var reāllaikā analizēt betona virsmas un atklāt nelīdzenumus vai kvalitātes defektus, ko cilvēka acs nepamanītu. Tas ļauj nekavējoties veikt korekcijas un tādējādi nodrošināt vienotu apstrādi. Palīdz arī mašīnmācīšanās algoritmi, kas var mācīties no vēsturiskiem projekta datiem un sniegt ieteikumus optimāliem apstrādes parametriem. Mērķis ir efektīvāki darba procesi un mazāki materiālu atkritumi.
Lielu progresu gūst arī betona apstrādes automatizācija. Mūsdienu robotu sistēmas jau uzņemas uzdevumus, kurus iepriekš veica tikai kvalificēti darbinieki. Attīstību, cita starpā, paātrina kvalificētu darbinieku trūkums būvniecības nozarē. Autonomās betona apstrādes iekārtas tagad var veikt atsevišķus apstrādes uzdevumus neatkarīgi. GPS vadība un lāzera tehnoloģija nodrošina precīzus darba rezultātus un nemainīgu kvalitāti, īpaši veicot atkārtotus darbus. Tajā pašā laikā viņi var strādāt visu diennakti, un tos neietekmē fiziskais nogurums.

Autonomie roboti

Sadarbības roboti strādā roku rokā ar operatoriem. Šīs sistēmas uzņemas sarežģītus, monotonus vai veselībai bīstamus uzdevumus, savukārt cilvēki uzņemas radošas un problēmu risināšanas darbības. Priekšrocība: samazinās darbinieku darba slodze, vienlaikus palielinoties produktivitātei.
Piemēram, Husqvarna Construction vēlas revolucionizēt betona apstrādi ar “Autogrinder”. Pēc ražotāja teiktā, pašdarbojošā grīdas slīpmašīna tika izstrādāta, lai piedāvātu būvniecības uzņēmumiem "nepieredzētu brīvību". Tas ļautu klientiem pārveidot ne tikai katru stāvu, bet arī “visu savu uzņēmumu”, tādējādi palielinot produktivitāti un rentabilitāti.
"Mēs esam ļoti lepni iepazīstināt ar ierīci, kas patiesi pārveidos veidu, kā tiek plānoti un veikti grīdas slīpēšanas un pulēšanas darbi. Husqvarna Autogrinder ir revolucionāra inovācija betona apstrādes tirgū," skaidro Stijns Verherštretens, Husqvarna Construction kategoriju un operāciju vecākais viceprezidents. Autogrinder 8 D pamatā ir “PG 8 DR”, planētu grīdas slīpmašīna ar Dual Drive tehnoloģiju. Husqvarna “unikālā navigācijas sistēma” un drošības iestatījumi ir izstrādāti, lai mašīna varētu autonomi pārvietoties slīpēšanas un pulēšanas laikā, ļaujot operatoriem koncentrēties uz citiem augsnes apstrādes darbiem.
"Mūsu veiktie testi un atsauksmes no operatoriem apstiprina, ka Autogrinder ir nozīmīgs sasniegums. Ir skaidrs, ka tagad esam uzsākuši jaunu ēru grīdas slīpēšanā," uzsver Husqvarna Construction produktu vadības virsmas sagatavošanas viceprezidents Joakims Lefs-Halsteins.

Saistīt vairāk oglekļa dioksīda

Turklāt klimata pārmaiņas un stingrāki vides noteikumi betona nozarei liek pārdomāt. Mērķis ir ražot būvmateriālu pēc iespējas klimatneitrālāk; pie tā strādā tādas organizācijas kā Fraunhofera Celtniecības fizikas institūts IBP. Pēc pētnieku domām, piemēram, "piroogles" ir svarīga atslēga, lai betonu padarītu klimatam draudzīgāku. Ražošanas laikā augu atliekas vai citas organiskas vielas, piemēram, metāns, tiek apstrādātas atmosfērā, kurā nav daudz skābekļa. Līdz 40 procentiem no augos esošā oglekļa tiek uzglabāta cieta viela piroogles veidā. Pateicoties integrācijai, betonā tiek piesaistīts vairāk oglekļa dioksīda, nekā tiek izdalīts ražošanas laikā. Pētnieki ir arī izstrādājuši pirochar granulēšanas procesu. Ar saražotajiem pildvielām (mazākiem par diviem milimetriem, red. piezīme) tie aizvieto smiltis betonā, padarot būvmateriālu ne tikai klimatam draudzīgāku, bet arī ievērojami vieglāku. Tas savukārt varētu ietaupīt papildu transporta izmaksas.
Nākotnes betona meklējumos ir vērts ieskatīties arī pagātnē - pēc Fraunhofera teiktā, senatnē izmantotais romiešu betons atbilst visiem mūsdienu, ilgtspējīgu būvmateriālu kritērijiem. Tie nesatur cementu, sastāv no lokāli pieejamiem resursiem, piemēram, vulkāniskajiem pelniem, ir izturīgi un noturīgi pret daudzām ārējām ietekmēm. Diemžēl, pēc pētnieku domām, receptes, uz kurām tās tika balstītas, tika zaudētas. Projektā Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) eksperti pēta iespējamās receptes, lai atšifrētu oriģinālos sastāvus, tostarp piedevas, un pārnestu tos uz moderniem būvmateriāliem.
Ar sārmu aktivētas saistvielas, tā sauktie ģeopolimēri, ir vēl viena augoša pētniecības joma. Ar tādām īpašībām kā izturība pret koroziju, augsta izturība un lieliska temperatūras izturība, tie piedāvā plašu iespējamo pielietojumu klāstu, īpaši būvniecībā. Piemēram, Fraunhofer IBP tika izstrādāts process, lai ražotu pilnvērtīgu un, galvenais, klimatam draudzīgu būvmateriālu no atjaunojamām izejvielām Typha (cattail), tā saukto “Typhaboard”. Daudzpusīgais siltumizolācijas un sienu celtniecības materiāls sastāv no kaķlapu lapām un minerālsaistvielas, kas tiek presēti daudzfunkcionālos paneļos. Typhaboard apvieno daudzas īpašības, kas padara to par produktīvu būvmateriālu. Tas ir stabils, nodrošina labu skaņas izolāciju, lieliskas mitruma īpašības, ir izturīgs pret pelējumu, ar augstu izolācijas efektu un arī nodrošina augstu ugunsdrošības līmeni.