Spracovanie betónu: Digitalizácia vytvára inovácie

Spracovanie betónu: Digitalizácia vytvára inovácie

Betón je všeobecne považovaný za najpoužívanejší stavebný materiál na celom svete – niet divu, pretože stavebný materiál je robustný a zároveň všestranný. Betón je však tiež veľmi náročný na spracovanie a na celom svete sa vysokou rýchlosťou pracuje na ďalšom vývoji materiálu. Tradične čisto mechanická disciplína sa stáva vysoko technickou oblasťou, ktorá sa vyznačuje digitálnymi technológiami, udržateľnými inováciami a inteligentnými automatizačnými riešeniami. Priemysel čelí výzve spojiť tradičné zručnosti so špičkovou technológiou a zároveň splniť rastúce požiadavky na udržateľnosť, efektívnosť a kvalitu. Spoločnosti ako Husqvarna Construction, Tyrolit a Hilti posúvajú vývoj vpred pomocou inovácií, zatiaľ čo distribútori ako Kuhn poskytujú stroje a poskytovatelia špecializovaných služieb, ako je služba vŕtania a pílenia betónu Dima, využívajú riešenia na staveniskách.
Rastúca rozmanitosť moderných druhov betónu – od vysokohodnotného betónu až po recyklované zmesi – zvyšuje nároky na nástroje a stroje. Tyrolit na to reaguje napríklad nástrojmi, ktoré sú obzvlášť odolné a zabezpečujú vysokú kvalitu rezu aj pri extrémne tvrdých materiáloch. Ďalšou problémovou oblasťou je zdravie zamestnancov: prach a hluk patria medzi najväčšiu záťaž v každodennom pracovnom živote. V posledných rokoch výrobcovia ako Husqvarna Construction a Hilti dôsledne vyvíjali systémy, ktoré znižujú prašnosť pomocou mokrého rezania alebo integrovaného odsávania a zároveň znižujú hluk.
Okrem týchto technických aspektov zostáva vysoký aj ekonomický tlak. Stavebné projekty musia byť realizované v čo najkratšom čase; prestoje v dôsledku opotrebovania nástrojov alebo nepresných rezov sú pre mnohé spoločnosti nákladné. Nízka prašnosť, presné a rýchle metódy spracovania sú v súčasnosti často rozhodujúcim kritériom výberu klientov. Čoraz významnejšiu úlohu zohráva aj ergonómia – zariadenia musia byť ľahšie, ľahšie sa s nimi manipuluje a majú menej vibrácií.

Prekonanie tradičných prístupov

Podľa odborníkov z odvetvia má aplikácia inovatívnych konceptov, ako je digitálna výroba betónu a automatizácia procesov, potenciál masívne zmeniť štandardné technológie výroby betónu a priniesť výrazné zvýšenie efektívnosti, ako aj ekonomické a ekologické výhody pre betónové stavby. Building Information Modeling (BIM) sa etabloval ako dôležitá kľúčová technológia. Prostredníctvom trojrozmernej vizualizácie a simulácie procesov spracovania betónu môžu plánovači a realizátori identifikovať potenciálne výzvy a vyvíjať riešenia v počiatočných fázach projektu. Integrácia BIM s modernými strojmi na spracovanie betónu umožňuje odvodiť parametre spracovania priamo z digitálnych modelov a preniesť ich do strojov.
Viditeľná zmena je napríklad v pohonoch. Zatiaľ čo zariadenia na benzínový pohon boli dlho dominantné, výrobcovia ako Hilti a Husqvarna Construction sa čoraz viac spoliehajú na batérie a elektrické systémy. Výhody sú zrejmé – menej emisií, nižšia hlučnosť a flexibilné použitie aj v uzavretých priestoroch. Tento vývoj ide ruka v ruke s väčšou digitalizáciou zariadení. Napríklad Tyrolit vybavuje svoje systémy senzormi, ktoré v reálnom čase monitorujú opotrebovanie alebo kvalitu rezu a pomáhajú tak znižovať poruchovosť.
Cloudové platformy možno využiť aj na enormné zlepšenie monitorovania a kontroly konkrétnych projektov spracovania. Takéto riešenia umožňujú kontrolu, výrobu a monitorovanie v reálnom čase – a vo všeobecnosti väčšiu transparentnosť. Okrem iného existujú rôzne možnosti vzdialeného monitorovania staveniska, optimalizácie pracovných procesov a preventívnej údržby strojov.

AI ako maják nádeje

Jednou z oblastí, v ktorej sa vývoj posúva vpred, je umelá inteligencia (AI). Ich použitie pri spracovaní betónu je stále v počiatočnom štádiu, ale už ukazuje sľubné prístupy. Systémy umelej inteligencie dokážu rozpoznať vzory vo veľkom množstve údajov, ktoré nie sú pre ľudských expertov zrejmé. Prediktívna údržba umožňuje prediktívnu údržbu, pričom inteligentné algoritmy nepretržite analyzujú údaje o stroji, ako sú vibrácie, teploty a spotreba energie, aby predpovedali potrebu údržby skôr, ako dôjde k nákladným poruchám. To nielen znižuje prestoje, ale tiež optimalizuje náklady na údržbu.
Systémy počítačového videnia zase dokážu analyzovať betónové povrchy v reálnom čase a odhaliť nezrovnalosti alebo kvalitatívne nedostatky, ktoré by ľudské oko prehliadlo. To umožňuje okamžite vykonať opravy a zabezpečiť tak jednotné spracovanie. Pomáhajú aj algoritmy strojového učenia, ktoré sa dokážu učiť z historických projektových dát a poskytujú odporúčania pre optimálne parametre spracovania. Cieľom je zefektívnenie pracovných procesov a zníženie plytvania materiálom.
Masívne napreduje aj automatizácia spracovania betónu. Moderné robotické systémy už preberajú úlohy, ktoré predtým vykonávali výlučne kvalifikovaní pracovníci. Rozvoj urýchľuje okrem iného aj nedostatok kvalifikovaných pracovníkov v stavebníctve. Autonómne stroje na spracovanie betónu môžu teraz vykonávať určité úlohy spracovania nezávisle. GPS ovládanie a laserová technológia umožňujú presné výsledky práce a stálu kvalitu najmä pri opakujúcich sa úlohách. Zároveň môžu pracovať nepretržite a nepodliehajú fyzickej únave.

Autonómne roboty

Kolaboratívne roboty pracujú ruka v ruke s ľudskými operátormi. Tieto systémy preberajú ťažké, monotónne alebo zdravie ohrozujúce úlohy, zatiaľ čo ľudia preberajú tvorivé činnosti a činnosti zamerané na riešenie problémov. Výhoda: Pracovná záťaž zamestnancov klesá a zároveň sa zvyšuje produktivita.
Napríklad spoločnosť Husqvarna Construction chce urobiť revolúciu v spracovaní betónu pomocou „Automatickej brúsky“. Podľa výrobcu bola samočinná podlahová brúska navrhnutá tak, aby stavebným firmám ponúkla „bezprecedentnú slobodu“. To by zákazníkom umožnilo transformovať nielen každé poschodie, ale aj „celú svoju spoločnosť“, a tým zvýšiť produktivitu a ziskovosť.
"Sme veľmi hrdí na to, že môžeme predstaviť zariadenie, ktoré skutočne zmení spôsob, akým sa plánujú a vykonávajú práce na brúsenie a leštenie podláh. Husqvarna Autogrinder je prelomovou inováciou na trhu spracovania betónu," vysvetľuje Stijn Verherstraeten, senior viceprezident pre kategóriu a prevádzku v Husqvarna Construction. Autogrinder 8 D je založený na „PG 8 DR“, planétovej podlahovej brúske s technológiou Dual Drive. „Jedinečný navigačný systém“ a bezpečnostné nastavenia spoločnosti Husqvarna sú navrhnuté tak, aby umožnili stroju autonómnu navigáciu počas brúsenia a leštenia, čo umožňuje operátorom sústrediť sa na iné úlohy spracovania pôdy.
"Naše testy v teréne a spätná väzba od operátorov potvrdzujú, že Autobrúska predstavuje dôležitý pokrok. Je jasné, že sme teraz otvorili novú éru v brúsení podláh," zdôrazňuje Joakim Leff-Hallstein, viceprezident Product Management Surface Preparation v Husqvarna Construction.

Naviažte viac oxidu uhličitého

Okrem toho klimatické zmeny a prísnejšie environmentálne predpisy nútia betonársky priemysel prehodnotiť. Cieľom je vyrábať stavebný materiál čo možno najneutrálnejšie; na tom pracujú organizácie ako Fraunhofer Institute for Building Physics IBP. Podľa vedcov je napríklad „pyrocharcoal“ dôležitým kľúčom k tomu, aby bol betón šetrnejší voči klíme. Pri výrobe sa rastlinné zvyšky alebo iné organické látky ako metán spracovávajú v atmosfére chudobnej na kyslík. Až 40 percent uhlíka obsiahnutého v rastlinách je uložených ako pevná látka vo forme pyrouhlia. Integráciou sa v betóne viaže viac oxidu uhličitého, ako sa emituje pri výrobe. Výskumníci tiež vyvinuli proces granulácie pyrocharu. Vyrábaným kamenivom (menším ako dva milimetre, pozn. redakcie) nahrádzajú piesok v betóne, čím sa stavebný materiál stáva nielen klimaticky šetrnejším, ale aj výrazne ľahším. To by zase mohlo ušetriť dodatočné náklady na dopravu.
Pri hľadaní betónu budúcnosti sa oplatí nahliadnuť aj do minulosti – podľa Fraunhofera rímsky betón používaný v staroveku spĺňa všetky kritériá pre moderné, udržateľné stavebné materiály. Neobsahujú cement, pozostávajú z miestne dostupných zdrojov, ako je sopečný popol, sú trvácne a odolné voči mnohým vonkajším vplyvom. Žiaľ, podľa výskumníkov sa recepty, z ktorých vychádzali, stratili. V projekte Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) odborníci skúmajú možné receptúry s cieľom rozlúštiť pôvodné receptúry vrátane prísad a preniesť ich do moderných stavebných materiálov.
Ďalšou rastúcou oblasťou výskumu sú alkalicky aktivované spojivá, takzvané geopolyméry. S vlastnosťami ako je odolnosť proti korózii, vysoká pevnosť a výborná teplotná odolnosť ponúkajú široké možnosti využitia najmä v stavebníctve. Vo Fraunhofer IBP bol napríklad vyvinutý proces výroby plnohodnotného a predovšetkým klimatického stavebného materiálu z obnoviteľnej suroviny Typha (orobinec), takzvaného „Typhaboardu“. Všestranný izolačný a stenový stavebný materiál tvoria listy orobinca a minerálne spojivo, ktoré sú lisované do multifunkčných panelov. Typhaboard spája mnoho vlastností, ktoré z neho robia produktívny stavebný materiál. Je stabilný, ponúka dobrú zvukovú izoláciu, vynikajúce vlastnosti proti vlhkosti, je odolný voči plesniam, má vysoký izolačný účinok a ponúka aj vysokú úroveň požiarnej ochrany.