Betonverwerking: Digitalisering zorgt voor innovatie

Betonverwerking: Digitalisering zorgt voor innovatie

Beton wordt algemeen beschouwd als het meest gebruikte bouwmateriaal ter wereld. Geen wonder, want het bouwmateriaal is zowel robuust als veelzijdig. Beton is echter ook zeer veeleisend om te verwerken en overal ter wereld wordt in hoog tempo gewerkt aan de verdere ontwikkeling van het materiaal. De van oudsher puur mechanische discipline wordt een zeer technisch gebied dat wordt gekenmerkt door digitale technologieën, duurzame innovaties en intelligente automatiseringsoplossingen. De industrie wordt geconfronteerd met de uitdaging om traditionele vaardigheden te combineren met geavanceerde technologie en tegelijkertijd te voldoen aan de toenemende eisen op het gebied van duurzaamheid, efficiëntie en kwaliteit. Bedrijven als Husqvarna Construction, Tyrolit en Hilti stimuleren de ontwikkeling met innovaties, terwijl distributeurs zoals Kuhn de machines leveren en gespecialiseerde dienstverleners zoals Dima's betonboor- en zaagservice de oplossingen op bouwplaatsen gebruiken.
De toenemende verscheidenheid aan moderne betonsoorten – van hoogwaardig beton tot gerecyclede mengsels – verhoogt de eisen aan gereedschappen en machines. Tyrolit speelt hierop in met bijvoorbeeld gereedschappen die bijzonder duurzaam zijn en ook bij extreem harde materialen een hoge snijkwaliteit garanderen. Een ander probleemgebied is de gezondheid van werknemers: stof en lawaai behoren tot de grootste lasten in het dagelijkse beroepsleven. De afgelopen jaren hebben fabrikanten zoals Husqvarna Construction en Hilti consequent systemen ontwikkeld die stof verminderen door middel van nat zagen of geïntegreerde afzuiging en tegelijkertijd de geluidsoverlast verminderen.
Naast deze technische aspecten blijft ook de economische druk hoog. Bouwprojecten moeten in de kortst mogelijke tijd worden uitgevoerd; Stilstandtijden als gevolg van gereedschapsslijtage of onnauwkeurige sneden zijn voor veel bedrijven kostbaar. Stofarme, nauwkeurige en snelle verwerkingsmethoden zijn tegenwoordig vaak een doorslaggevend selectiecriterium voor klanten. Ergonomie speelt ook een steeds grotere rol: apparaten moeten lichter zijn, gemakkelijker te hanteren en minder trillingen hebben.

Het overwinnen van traditionele benaderingen

Volgens experts uit de industrie heeft de toepassing van innovatieve concepten, zoals digitale betonproductie en procesautomatisering, het potentieel om de standaardtechnologieën voor de betonproductie massaal te veranderen en aanzienlijke efficiëntiewinsten en economische en ecologische voordelen voor de betonconstructie met zich mee te brengen. Building Information Modeling (BIM) heeft zich bewezen als een belangrijke sleuteltechnologie. Door driedimensionale visualisatie en simulatie van concrete verwerkingsprocessen kunnen planners en uitvoerders potentiële uitdagingen identificeren en oplossingen ontwikkelen in vroege projectfasen. De integratie van BIM met moderne betonverwerkingsmachines maakt het mogelijk om verwerkingsparameters rechtstreeks uit de digitale modellen af ​​te leiden en over te dragen naar de machines.
Er is bijvoorbeeld een zichtbare verandering in de schijven. Hoewel apparaten op benzine lange tijd dominant zijn geweest, vertrouwen fabrikanten als Hilti en Husqvarna Construction steeds meer op accu- en elektrische systemen. De voordelen liggen voor de hand: minder emissies, minder geluid en flexibel gebruik, zelfs in gesloten ruimtes. Deze ontwikkeling gaat hand in hand met een verdere digitalisering van apparaten. Tyrolit rust zijn systemen bijvoorbeeld uit met sensoren die de slijtage of de snijkwaliteit in realtime bewaken en zo uitval helpen verminderen.
Ook cloudgebaseerde platforms kunnen worden gebruikt om de monitoring en controle van betonverwerkingsprojecten enorm te verbeteren. Dergelijke oplossingen maken controle, productie en monitoring in realtime mogelijk – en in het algemeen meer transparantie. Er zijn onder meer diverse mogelijkheden voor het op afstand monitoren van bouwplaatsen, het optimaliseren van werkprocessen en preventief onderhoud van machines.

AI als baken van hoop

Eén gebied waarop de ontwikkeling wordt gestimuleerd is kunstmatige intelligentie (AI). Het gebruik hiervan bij de betonverwerking staat nog in de kinderschoenen, maar laat al veelbelovende benaderingen zien. AI-systemen kunnen patronen in grote hoeveelheden gegevens herkennen die voor menselijke experts niet duidelijk zijn. Predictief onderhoud maakt voorspellend onderhoud mogelijk, waarbij intelligente algoritmen voortdurend machinegegevens zoals trillingen, temperaturen en energieverbruik analyseren om onderhoudsbehoeften te voorspellen voordat kostbare storingen optreden. Dit vermindert niet alleen de stilstandtijd, maar optimaliseert ook de onderhoudskosten.
Computervisiesystemen kunnen op hun beurt betonoppervlakken in realtime analyseren en onregelmatigheden of kwaliteitsgebreken detecteren die door het menselijk oog zouden worden gemist. Hierdoor is het mogelijk om direct correcties door te voeren en zo een uniforme verwerking te garanderen. Machine learning-algoritmen die kunnen leren van historische projectgegevens en aanbevelingen kunnen doen voor optimale verwerkingsparameters helpen ook. Het doel is efficiëntere werkprocessen en minder materiaalverspilling.
Ook de automatisering van de betonverwerking boekt enorme vooruitgang. Moderne robotsystemen nemen nu al taken over die voorheen uitsluitend door vakmensen werden uitgevoerd. De ontwikkeling wordt onder meer versneld door het tekort aan geschoolde arbeidskrachten in de bouwsector. Autonome betonverwerkingsmachines kunnen nu bepaalde verwerkingstaken zelfstandig uitvoeren. GPS-besturing en lasertechnologie maken nauwkeurige werkresultaten en constante kwaliteit mogelijk, vooral bij repetitieve taken. Tegelijkertijd kunnen ze de klok rond werken en hebben ze geen last van fysieke vermoeidheid.

Autonome robots

Collaboratieve robots werken hand in hand met menselijke operators. Deze systemen nemen de moeilijke, eentonige of gezondheidsbedreigende taken op zich, terwijl mensen de creatieve en probleemoplossende activiteiten op zich nemen. Voordeel: De werkdruk van medewerkers neemt af terwijl tegelijkertijd de productiviteit toeneemt.
Husqvarna Construction wil bijvoorbeeld een revolutie teweegbrengen in de betonverwerking met de ‘Autogrinder’. Volgens de fabrikant is de zelfwerkende vloerschuurmachine ontworpen om bouwbedrijven “ongekende vrijheid” te bieden. Hierdoor zouden klanten niet alleen elke verdieping, maar ook “hun hele bedrijf” kunnen transformeren en daarmee de productiviteit en winstgevendheid kunnen verhogen.
"We zijn erg trots om een ​​apparaat te introduceren dat de manier waarop vloerslijp- en polijstwerkzaamheden worden gepland en uitgevoerd echt zal veranderen. Husqvarna Autogrinder is een baanbrekende innovatie in de betonverwerkingsmarkt", legt Stijn Verherstraeten, Senior Vice President Category & Operations bij Husqvarna Construction uit. Autogrinder 8 D is gebaseerd op de “PG 8 DR”, een planetaire vloerschuurmachine met Dual Drive Technology. Het ‘unieke navigatiesysteem’ en de veiligheidsinstellingen van Husqvarna zijn ontworpen om de machine autonoom te laten navigeren tijdens het slijpen en polijsten, zodat bestuurders zich kunnen concentreren op andere grondbewerkingstaken.
"Onze veldtesten en feedback van operators bevestigen dat de Autogrinder een belangrijke vooruitgang betekent. Het is duidelijk dat we nu een nieuw tijdperk op het gebied van vloerslijpen hebben ingeluid", benadrukt Joakim Leff-Hallstein, Vice President Product Management Surface Preparation bij Husqvarna Construction.

Bind meer koolstofdioxide

Bovendien dwingen de klimaatverandering en strengere milieuregels de betonindustrie tot heroverweging. Het doel is om de bouwstof zo klimaatneutraal mogelijk te produceren; organisaties zoals het Fraunhofer Instituut voor Bouwfysica IBP werken hieraan. Volgens de onderzoekers is ‘pyrohoutskool’ bijvoorbeeld een belangrijke sleutel om beton klimaatvriendelijker te maken. Tijdens de productie worden plantenresten of andere organische stoffen zoals methaan verwerkt in een zuurstofarme atmosfeer. Tot 40 procent van de koolstof in planten wordt opgeslagen als vaste stof in de vorm van pyrochar. Door integratie wordt er meer kooldioxide in het beton gebonden dan er tijdens de productie wordt uitgestoten. De onderzoekers hebben ook een proces ontwikkeld om de pyrochar te granuleren. Met de geproduceerde toeslagstoffen (kleiner dan twee millimeter, noot van de redactie) vervangen ze het zand in het beton, waardoor het bouwmateriaal niet alleen klimaatvriendelijker, maar ook aanzienlijk lichter wordt. Hierdoor kunnen extra transportkosten worden bespaard.
Bij de zoektocht naar het beton van de toekomst loont het ook de moeite om naar het verleden te kijken: volgens Fraunhofer voldoet het in de oudheid gebruikte Romeinse beton aan alle criteria voor moderne, duurzame bouwmaterialen. Ze zijn cementvrij, bestaan ​​uit lokaal beschikbare grondstoffen zoals vulkanische as, zijn duurzaam en bestand tegen veel invloeden van buitenaf. Helaas zijn volgens de onderzoekers de recepten waarop ze waren gebaseerd verloren gegaan. In het Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER)-project onderzoeken experts mogelijke recepten om de originele formuleringen, inclusief additieven, te ontcijferen en over te brengen naar moderne bouwmaterialen.
Alkalisch geactiveerde bindmiddelen, de zogenaamde geopolymeren, vormen een ander groeiend onderzoeksgebied. Met eigenschappen als corrosiebestendigheid, hoge sterkte en uitstekende temperatuurbestendigheid bieden ze een breed scala aan mogelijke toepassingen, vooral in de bouw. Bij Fraunhofer IBP werd bijvoorbeeld een proces ontwikkeld om uit de hernieuwbare grondstof Typha (Lisdodde) een volwaardig en vooral klimaatvriendelijk bouwmateriaal te produceren, het zogenaamde ‘Typhaboard’. Het veelzijdige isolatie- en wandbouwmateriaal bestaat uit lisdoddebladeren en een mineraal bindmiddel, die tot multifunctionele panelen worden geperst. Typhaboard combineert veel eigenschappen die het tot een productief bouwmateriaal maken. Het is stabiel, biedt een goede geluidsisolatie, uitstekende vochteigenschappen, is schimmelwerend, heeft een hoge isolerende werking en biedt bovendien een hoge mate van brandveiligheid.