Betongbearbetning: Digitalisering skapar innovation

Betongbearbetning: Digitalisering skapar innovation

Betong anses allmänt vara det mest använda byggmaterialet i världen - inte konstigt, eftersom byggmaterialet är både robust och mångsidigt. Men betong är också mycket krävande att bearbeta och det pågår i hög hastighet över hela världen för att vidareutveckla materialet. Den traditionellt rent mekaniska disciplinen håller på att bli ett högteknologiskt område som kännetecknas av digitala teknologier, hållbara innovationer och intelligenta automationslösningar. Branschen står inför utmaningen att kombinera traditionell kompetens med spjutspetsteknologi samtidigt som de möter ökande krav på hållbarhet, effektivitet och kvalitet. Företag som Husqvarna Construction, Tyrolit och Hilti driver utvecklingen framåt med innovationer, medan distributörer som Kuhn tillhandahåller maskinerna och specialiserade tjänsteleverantörer som Dimas betongborrnings- och sågtjänst använder lösningarna på byggarbetsplatser.
Den ökande variationen av moderna betongtyper – från högpresterande betong till återvunna blandningar – ökar kraven på verktyg och maskiner. Tyrolit svarar på detta till exempel med verktyg som är särskilt hållbara och säkerställer hög skärkvalitet även med extremt hårda material. Ett annat problemområde är de anställdas hälsa: damm och buller är bland de största belastningarna i det dagliga arbetslivet. Under de senaste åren har tillverkare som Husqvarna Construction och Hilti konsekvent utvecklat system som minskar damm genom våtkapning eller integrerad utsug och samtidigt minskar buller.
Utöver dessa tekniska aspekter är det ekonomiska trycket fortsatt högt. Byggprojekt måste genomföras på kortast möjliga tid; stillestånd på grund av verktygsslitage eller oprecisa snitt är kostsamma för många företag. Lågdammiga, exakta och snabba bearbetningsmetoder är numera ofta ett avgörande urvalskriterium för kunderna. Ergonomi spelar också en växande roll – enheter måste vara lättare, lättare att hantera och ha mindre vibrationer.

Att övervinna traditionella tillvägagångssätt

Enligt branschexperter har tillämpningen av innovativa koncept, såsom digital betongproduktion och processautomation, potentialen att massivt förändra standardteknikerna för betongproduktion och ge betydande effektivitetsvinster såväl som ekonomiska och ekologiska fördelar för betongkonstruktion. Building Information Modeling (BIM) har etablerat sig som en viktig nyckelteknologi. Genom tredimensionell visualisering och simulering av konkreta bearbetningsprocesser kan planerare och utförare identifiera potentiella utmaningar och utveckla lösningar i tidiga projektfaser. Integrationen av BIM med moderna betongbearbetningsmaskiner gör det möjligt att härleda bearbetningsparametrar direkt från de digitala modellerna och överföra dem till maskinerna.
Det finns en synlig förändring i frekvensomriktarna till exempel. Medan bensindrivna enheter länge har varit dominerande, förlitar sig tillverkare som Hilti och Husqvarna Construction allt mer på batteri och elsystem. Fördelarna är uppenbara – färre utsläpp, lägre ljud och flexibel användning även i slutna rum. Denna utveckling går hand i hand med en ökad digitalisering av enheter. Tyrolit, till exempel, utrustar sina system med sensorer som övervakar slitage eller skärkvalitet i realtid och på så sätt hjälper till att minska fel.
Molnbaserade plattformar kan också användas för att enormt förbättra övervakningen och kontrollen av konkreta bearbetningsprojekt. Sådana lösningar möjliggör kontroll, produktion och övervakning i realtid – och generellt mer transparens. Det finns bland annat en mängd olika alternativ för fjärrövervakning av byggarbetsplatser, optimering av arbetsprocesser och förebyggande underhåll av maskiner.

AI som en ledstjärna för hopp

Ett område där utvecklingen drivs framåt är artificiell intelligens (AI). Användningen av dessa i betongbearbetning är fortfarande i ett tidigt skede, men visar redan lovande tillvägagångssätt. AI-system kan känna igen mönster i stora mängder data som inte är uppenbara för mänskliga experter. Prediktivt underhåll möjliggör prediktivt underhåll, där intelligenta algoritmer kontinuerligt analyserar maskindata som vibrationer, temperaturer och strömförbrukning för att förutsäga underhållsbehov innan kostsamma fel inträffar. Detta minskar inte bara stilleståndstiden utan optimerar också underhållskostnaderna.
Datorseendesystem kan i sin tur analysera betongytor i realtid och upptäcka oegentligheter eller kvalitetsbrister som skulle missas av det mänskliga ögat. Detta gör det möjligt att göra korrigeringar omedelbart och därmed säkerställa en enhetlig handläggning. Maskininlärningsalgoritmer som kan lära av historiska projektdata och ge rekommendationer för optimala bearbetningsparametrar hjälper också. Målet är effektivare arbetsprocesser och minskat materialspill.
Automatiseringen av betongbearbetning gör också stora framsteg. Moderna robotsystem tar redan på sig uppgifter som tidigare enbart utfördes av yrkesarbetare. Utvecklingen påskyndas bland annat av bristen på yrkesarbetare inom byggbranschen. Autonoma betongbearbetningsmaskiner kan nu utföra vissa bearbetningsuppgifter självständigt. GPS-kontroll och laserteknik möjliggör exakta arbetsresultat och konstant kvalitet, speciellt för repetitiva uppgifter. Samtidigt kan de jobba dygnet runt och påverkas inte av fysisk trötthet.

Autonoma robotar

Samarbetande robotar arbetar hand i hand med mänskliga operatörer. Dessa system tar sig an de svåra, monotona eller hälsofarliga uppgifterna, medan människor tar sig an de kreativa och problemlösande aktiviteterna. Fördel: De anställdas arbetsbelastning minskar samtidigt som produktiviteten ökar.
Till exempel vill Husqvarna Construction revolutionera betongbearbetningen med "Autogrinder". Enligt tillverkaren var den självgående golvslipmaskinen designad för att erbjuda byggföretag "oöverträffad frihet". Detta skulle göra det möjligt för kunderna att inte bara förvandla varje våning, utan också "hela sitt företag" och därigenom öka produktiviteten och lönsamheten.
"Vi är mycket stolta över att introducera en enhet som verkligen kommer att förändra sättet som golvslipning och polerarbete planeras och utförs. Husqvarna Autogrinder är en banbrytande innovation på betongbearbetningsmarknaden", förklarar Stijn Verherstraeten, Senior Vice President Category & Operations på Husqvarna Construction. Autogrinder 8 D är baserad på "PG 8 DR", en planetarisk golvslipmaskin med Dual Drive Technology. Husqvarnas "unika navigationssystem" och säkerhetsinställningar är utformade för att låta maskinen navigera självständigt under slipning och polering, vilket gör att förare kan fokusera på andra jordbearbetningsuppgifter.
"Våra fälttester och feedback från operatörer bekräftar att Autogrinder representerar ett viktigt framsteg. Det är tydligt att vi nu har inlett en ny era inom golvslipning", betonar Joakim Leff-Hallstein, Vice President Product Management Surface Preparation på Husqvarna Construction.

Bind mer koldioxid

Dessutom tvingar klimatförändringarna och skärpta miljöbestämmelser betongindustrin att tänka om. Syftet är att producera byggmaterialet så klimatneutralt som möjligt; organisationer som Fraunhofer Institute for Building Physics IBP arbetar med detta. Enligt forskarna är till exempel "pyrocharcoal" en viktig nyckel för att göra betong mer klimatvänlig. Under produktionen bearbetas växtrester eller andra organiska ämnen som metan i en syrefattig atmosfär. Upp till 40 procent av kolet som finns i växter lagras som ett fast ämne i form av pyrochar. Genom integrationen binds mer koldioxid i betongen än vad som släpps ut vid tillverkningen. Forskarna har också utvecklat en process för att granulera pyrocharen. Med ballasten som produceras (mindre än två millimeter, reds. anm.) ersätter de sanden i betongen, vilket gör byggmaterialet inte bara mer klimatvänligt, utan också betydligt lättare. Detta kan i sin tur spara extra transportkostnader.
I jakten på framtidens betong är det också värt att ta en titt på det förflutna – enligt Fraunhofer uppfyller romersk betong som användes i antiken alla kriterier för moderna, hållbara byggmaterial. De är cementfria, består av lokalt tillgängliga resurser som vulkanaska, är hållbara och motståndskraftiga mot många yttre påverkan. Tyvärr, enligt forskarna, gick recepten som de byggde på förlorade. I projektet Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) undersöker experter möjliga recept för att dechiffrera de ursprungliga formuleringarna, inklusive tillsatser, och överföra dem till moderna byggmaterial.
Alkaliskt aktiverade bindemedel, så kallade geopolymerer, är ett annat växande forskningsfält. Med egenskaper som korrosionsbeständighet, hög hållfasthet och utmärkt temperaturbeständighet erbjuder de ett brett spektrum av möjliga användningsområden, särskilt inom konstruktion. På Fraunhofer IBP utvecklades till exempel en process för att ta fram ett fullfjädrat och framför allt klimatvänligt byggmaterial av den förnybara råvaran Typha (cattail), den så kallade ”Typhaboarden”. Det mångsidiga isolerings- och väggbyggmaterialet består av stjärtsblad och ett mineralbindemedel, som pressas till multifunktionella paneler. Typhaboard kombinerar många egenskaper som gör det till ett produktivt byggmaterial. Den är stabil, ger bra ljudisolering, utmärkta fuktegenskaper, är mögelbeständig, har en hög isolerande effekt och erbjuder även ett högt brandskydd.