混凝土加工：数字化创造创新

混凝土加工：数字化创造创新

混凝土被广泛认为是世界上最常用的建筑材料——这不足为奇，因为这种建筑材料既坚固又用途广泛。然而，混凝土的加工要求也非常高，世界各地都在高速开展工作以进一步开发这种材料。传统的纯机械学科正在成为一个以数字技术、可持续创新和智能自动化解决方案为特征的高科技领域。该行业面临着将传统技能与尖端技术相结合的挑战，同时满足对可持续性、效率和质量日益增长的需求。 Husqvarna Construction、Tyrolit 和 Hilti 等公司正在通过创新推动发展，而 Kuhn 等经销商则提供机器，而 Dima 的混凝土钻孔和锯切服务等专业服务提供商则在建筑工地上使用这些解决方案。
现代混凝土类型的不断增加——从高性能混凝土到再生混合物——增加了对工具和机器的需求。例如，Tyrolit 推出了特别耐用的刀具，即使对于极硬的材料也能确保高切割质量。另一个问题领域是员工的健康：灰尘和噪音是日常工作生活中最大的负担。近年来，Husqvarna Construction 和 Hilti 等制造商不断开发通过湿式切割或集成抽吸减少粉尘的系统，同时减少噪音污染。
除了这些技术方面之外，经济压力也依然很大。建设项目必须在尽可能短的时间内实施；由于刀具磨损或不精确切割而导致的停机对许多公司来说代价高昂。低粉尘、精确、快速的加工方法现在往往成为客户的决定性选择标准。人体工程学也发挥着越来越重要的作用——设备需要更轻、更容易操作并且振动更小。

克服传统方法

行业专家表示，数字化混凝土生产和过程自动化等创新概念的应用有可能极大改变混凝土生产的标准技术，为混凝土施工带来显着的效率提升以及经济和生态效益。建筑信息模型（BIM）已成为一项重要的关键技术。通过混凝土加工过程的三维可视化和模拟，规划者和执行者可以在项目早期阶段识别潜在挑战并制定解决方案。 BIM 与现代混凝土加工机器的集成使得可以直接从数字模型导出加工参数并将其传输到机器。
例如，驱动器发生了明显的变化。虽然汽油动力设备长期以来一直占据主导地位，但喜利得和富世华建筑等制造商越来越依赖电池和电力系统。优点是显而易见的——排放更少、噪音更低，即使在封闭的房间内也能灵活使用。这一发展与设备数字化程度的提高密不可分。例如，Tyrolit 为其系统配备了传感器，可以实时监控磨损或切割质量，从而有助于减少故障。
基于云的平台还可用于极大地改善混凝土加工项目的监控。此类解决方案可实现实时控制、生产和监控，并且通常更加透明。除此之外，还有多种用于远程监控建筑工地、优化工作流程和机器预防性维护的选项。

人工智能是希望的灯塔

正在推动发展的领域之一是人工智能（AI）。这些在混凝土加工中的使用仍处于早期阶段，但已经显示出有希望的方法。人工智能系统可以识别大量数据中人类专家不明显的模式。预测性维护可实现预测性维护，智能算法可以持续分析振动、温度和功耗等机器数据，以便在发生代价高昂的故障之前预测维护需求。这不仅减少了停机时间，还优化了维护成本。
反过来，计算机视觉系统可以实时分析混凝土表面，并检测人眼可能错过的不规则或质量缺陷。这样可以立即进行修正，从而确保统一处理。可以从历史项目数据中学习并提供最佳处理参数建议的机器学习算法也有帮助。目标是提高工作流程效率并减少材料浪费。
混凝土加工的自动化也取得了巨大进步。现代机器人系统已经承担了以前仅由熟练工人执行的任务。其中，由于建筑行业熟练工人的短缺，这一发展正在加速。自主混凝土加工机器现在可以独立执行某些加工任务。 GPS 控制和激光技术可实现精确的工作结果和稳定的质量，特别是对于重复性任务。同时，他们可以全天候工作，不会受到身体疲劳的影响。

自主机器人

协作机器人与人类操作员携手合作。这些系统承担困难、单调或危及健康的任务，而人类则承担创造性和解决问题的活动。优点：员工工作量减少，生产率同时提高。
例如，Husqvarna Construction 希望通过“Autogrinder”彻底改变混凝土加工。据制造商称，这款自操作式地板打磨机的设计目的是为建筑公司提供“前所未有的自由”。这将使客户不仅可以改造每一层楼，还可以改造“他们的整个公司”，从而提高生产力和盈利能力。
“我们非常自豪地推出一款设备，它将真正改变地板打磨和抛光工作的规划和实施方式。Husqvarna Autogrinder 是混凝土加工市场的一项突破性创新，”Husqvarna Construction 类别与运营高级副总裁 Stijn Verherstraeten 解释道。 Autogrinder 8 D 基于“PG 8 DR”，这是一款采用双驱动技术的行星式地板打磨机。 Husqvarna 的“独特导航系统”和安全设置旨在让机器在研磨和抛光过程中自主导航，从而使操作员能够专注于其他耕作任务。
“我们的现场测试和操作员的反馈证实，Autogrinder 代表了一项重要的进步。显然，我们现在已经迎来了地板打磨的新时代，”Husqvarna Construction 表面处理产品管理副总裁 Joakim Leff-Hallstein 强调道。

结合更多的二氧化碳

此外，气候变化和更严格的环境法规正在迫使混凝土行业重新思考。目的是生产尽可能不影响气候的建筑材料；弗劳恩霍夫建筑物理研究所 IBP 等组织正在致力于此。例如，研究人员表示，“火炭”是使混凝土更加气候友好的重要关键。在生产过程中，植物残留物或其他有机物质（例如甲烷）在贫氧气氛中进行处理。植物中高达 40% 的碳以固体形式以焦炭的形式储存。通过整合，混凝土中结合的二氧化碳比生产过程中排放的二氧化碳还要多。研究人员还开发了一种将火炭颗粒化的工艺。生产出的骨料（小于两毫米，编者注）可以取代混凝土中的沙子，使建筑材料不仅更加环保，而且重量也显着减轻。这反过来又可以节省额外的运输成本。
在寻找未来混凝土的过程中，也值得回顾一下过去 - 根据弗劳恩霍夫协会的说法，古代使用的罗马混凝土符合现代可持续建筑材料的所有标准。它们不含水泥，由火山灰等当地可用资源组成，耐用且能抵御许多外部影响。不幸的是，据研究人员称，它们所依据的食谱已经丢失。在罗马灵感水泥创新多分析增强研究（RICIMER）项目中，专家们正在研究可能的配方，以破译包括添加剂在内的原始配方，并将其转化为现代建筑材料。
碱激活粘合剂，即所谓的地质聚合物，是另一个不断发展的研究领域。它们具有耐腐蚀、高强度和优异的耐温性等特性，具有广泛的用途，特别是在建筑领域。例如，弗劳恩霍夫 IBP 开发了一种工艺，利用可再生原材料香蒲（香蒲）生产成熟的、最重要的是气候友好型建筑材料，即所谓的“香蒲板”。这种多功能隔热和墙体建筑材料由香蒲叶和矿物粘合剂组成，被压制成多功能面板。 Typhaboard 结合了许多特性，使其成为一种高效的建筑材料。它性能稳定、隔音效果好、防潮性能优良、防霉、隔热效果高，并具有高水平的防火性能。