Betonbearbeitung: Digitalisierung schafft Innovation
Digitalisierung, Materialinnovationen und wirtschaftlicher Druck geben der Betonbearbeitung frischen Wind. Beton nach Maß, für die jeweilige Einsatzsituation optimiert, erfordert ein Umdenken in der traditionellen Bearbeitung des Baustoffs.
Beton gilt weithin als das meistgenutzte Baumaterial weltweit – wenig Wunder, ist der Baustoff doch einerseits robust und andererseits auch vielseitig einsetzbar. Allerdings ist Beton auch sehr anspruchsvoll in der Bearbeitung, an der Weiterentwicklung des Materials wird weltweit mit Hochdruck gearbeitet. Aus der traditionell rein mechanischen Disziplin wird dabei ein hochtechnisierter Bereich, der von digitalen Technologien, nachhaltigen Innovationen und intelligenten Automatisierungslösungen geprägt ist. Die Branche steht vor der Herausforderung, traditionelle Fertigkeiten mit modernster Technologie zu verbinden und gleichzeitig den steigenden Anforderungen an Nachhaltigkeit, Effizienz und Qualität gerecht zu werden. Unternehmen wie Husqvarna Construction, Tyrolit und Hilti treiben die Entwicklung dabei mit Innovationen voran, während Distributoren wie Kuhn die Maschinen bereit stellen und spezialisierte Dienstleister wie Dimas Betonbohr- und Sägedienst die Lösungen auf Baustellen zur Anwendung bringen.
Die steigende Vielfalt moderner Betonsorten – von Hochleistungsbetonen bis hin zu recycelten Mischungen – erhöht etwa den Anspruch an Werkzeuge und Maschinen. Tyrolit reagiert darauf beispielsweise mit Werkzeugen, die besonders langlebig sind und selbst bei extrem harten Materialien eine hohe Schnittqualität sichern. Ein weiteres Problemfeld ist die Gesundheit der Beschäftigten: Staub und Lärm gehören zu den größten Belastungen im Arbeitsalltag. Hier haben Hersteller wie Husqvarna Construction oder Hilti in den vergangenen Jahren konsequent Systeme entwickelt, die Staub durch Nassschnitt oder integrierte Absaugungen reduzieren und gleichzeitig die Lärmbelastung senken.
Neben diesen technischen Aspekten bleibt auch der wirtschaftliche Druck hoch. Bauprojekte müssen in kürzester Zeit umgesetzt werden, Stillstände durch Werkzeugverschleiß oder unpräzise Schnitte sind für viele Unternehmen kostspielig. Staubarme, präzise und schnelle Bearbeitungsverfahren sind für Auftraggeber mittlerweile oft ein entscheidendes Auswahlkriterium. Auch die Ergonomie spielt eine wachsende Rolle – Geräte müssen leichter, handlicher und vibrationsärmer werden.
Traditionelle Ansätze überwinden
Die Anwendung innovativer Konzepte, etwa digitale Betonherstellung und Prozessautomatisierung, hat laut Branchenkennern das Potenzial, die Standardtechnologien für die Betonherstellung massiv zu verändern und der Betonbauweise erhebliche Effizienzgewinne sowie wirtschaftliche und ökologische Vorteile zu bringen. Als wichtige Schlüsseltechnologie hat sich dabei Building Information Modeling (BIM) etabliert. Durch die dreidimensionale Visualisierung und Simulation von Betonbearbeitungsprozessen können Planer*innen und Ausführende bereits in frühen Projektphasen potenzielle Herausforderungen identifizieren und Lösungen entwickeln. Die Integration von BIM mit modernen Betonbearbeitungsmaschinen ermöglicht es, Bearbeitungsparameter direkt aus den digitalen Modellen abzuleiten und an die Maschinen zu übertragen.
Einen sichtbaren Wandel gibt es beispielsweise bei den Antrieben. Während benzinbetriebene Geräte lange dominierend waren, setzen Hersteller wie Hilti und Husqvarna Construction zunehmend auf Akku- und Elektrosysteme. Die Vorteile sind naheliegend – weniger Emissionen, geringerer Lärm und ein flexibler Einsatz auch in geschlossenen Räumen. Diese Entwicklung geht Hand in Hand mit einer stärkeren Digitalisierung der Geräte. Tyrolit etwa stattet seine Systeme mit Sensoren aus, die den Verschleiß oder die Schnittqualität in Echtzeit überwachen und so Ausfälle reduzieren helfen.
Mittels Cloud-basierten Plattformen kann zudem die Überwachung und Steuerung von Betonbearbeitungsprojekten enorm verbessert werden. Derartige Lösungen ermöglichen Kontrolle, Produktion und Überwachung in Echtzeit – und generell mehr Transparenz. Unter anderem ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für die Fernüberwachung von Baustellen, die Optimierung von Arbeitsabläufen und die präventive Wartung von Maschinen.
Hoffnungsträger KI
Ein Feld, indem die Entwicklung stark vorangetrieben wird, ist dabei künstliche Intelligenz (KI). Der Einsatz selbiger in der Betonbearbeitung steht zwar noch am Anfang, zeigt aber bereits vielversprechende Ansätze. KI-Systeme können Muster in großen Datenmengen erkennen, die für menschliche Experten nicht offensichtlich sind. Predictive Maintenance ermöglicht etwa eine vorausschauende Wartung, im Rahmen dessen analysieren intelligente Algorithmen kontinuierlich Maschinendaten wie Vibrationen, Temperaturen und Stromverbrauch, um Wartungsbedarfe vorherzusagen, bevor es zu kostspieligen Ausfällen kommt. Dies reduziert nicht nur die Stillstandzeiten, sondern optimiert auch die Wartungskosten.
Computer Vision-Systeme können wiederum Betonoberflächen in Echtzeit analysieren und Unregelmäßigkeiten oder Qualitätsmängel erkennen, die dem menschlichen Auge entgehen würden. Dadurch wird es möglich, Korrekturen sofort vorzunehmen und so die Gleichmäßigkeit der Bearbeitung zu gewährleisten. Dabei helfen auch Machine Learning-Algorithmen, die aus historischen Projektdaten lernen können und Empfehlungen für optimale Bearbeitungsparameter geben. Ziel sind effizientere Arbeitsabläufe und reduzierte Materialverschwendung.
Auch die Automatisierung der Betonbearbeitung schreitet massiv voran. Moderne Robotersysteme übernehmen heute bereits Aufgaben, die früher ausschließlich von Facharbeiter*innen durchgeführt wurden. Die Entwicklung wird unter anderem auch durch den Fachkräftemangel in der Baubranche beschleunigt. Autonome Betonbearbeitungsmaschinen können mittlerweile bestimmte Bearbeitungsaufgaben selbstständig durchführen. GPS-Steuerung und Lasertechnologie ermöglichen dabei präzise Arbeitsergebnisse und konstante Qualität, gerade auch bei wiederholenden Aufgaben. Gleichzeitig können sie rund um die Uhr arbeiten und sind nicht von körperlichen Ermüdungserscheinungen betroffen.
Autonome Roboter
Kollaborative Roboter arbeiten dabei Hand in Hand mit menschlichen Bedienern. Diese Systeme übernehmen die schweren, monotonen oder gesundheitsgefährdenden Aufgaben, während der Mensch die kreativen und problemlösenden Tätigkeiten übernimmt. Vorteil: Die Arbeitsbelastung der Mitarbeiter sinkt, während gleichzeitig die Produktivität steigt.
So will beispielsweise Husqvarna Construction mit dem „Autogrinder“ die Betonbearbeitung revolutionieren. Die selbstbedienende Bodenschleifmaschine wurde dem Hersteller zufolge entwickelt, um Bauunternehmen „beispiellose Freiheit“ zu bieten. Damit könnten Kund*innen nicht nur jeden Boden, sondern „auch ihr gesamtes Unternehmen transformieren“ und dadurch Produktivität sowie Rentabilität steigern.
„Wir sind sehr stolz darauf, ein Gerät einzuführen, das die Planung und Durchführung von Bodenschleif- und Polierarbeiten wirklich verändert. Husqvarna Autogrinder ist eine bahnbrechende Innovation auf dem Markt für Betonbearbeitung“, erläutert Stijn Verherstraeten, Senior Vice President Category & Operations bei Husqvarna Construction. Autogrinder 8 D basiert auf dem „PG 8 DR“, einer Planetenbodenschleifmaschine mit Dual Drive Technology. Das „einzigartige Navigationssystem“ und die Sicherheitseinstellungen von Husqvarna sollen eine autonome Navigation der Maschine während des Schleifens und Polierens ermöglichen, sodass Bediener*innen sich anderen Aufgaben der Bodenbearbeitung widmen könnten.
„Unsere Feldtests und Rückmeldungen von Bedienern bestätigen, dass der Autogrinder einen wichtigen Fortschritt darstellt. Es ist klar, dass wir nun eine neue Ära im Bereich des Bodenschleifens eingeläutet haben“, unterstreicht Joakim Leff-Hallstein, Vice President Product Management Surface Preparation bei Husqvarna Construction.
Mehr Kohlendioxid binden
Zudem zwingen der Klimawandel und verschärfte Umweltauflagen die Betonbranche zum Umdenken. Ziel ist es, den Baustoff möglichst klimaneutral herzustellen, daran arbeiten Organisationen wie das Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP. Den Forschenden zufolge sei beispielsweise „Pyrokohle“ ein wichtiger Schlüssel für klimafreundlicheren Beton. Bei der Produktion werden Pflanzenreste oder andere organische Stoffe wie Methan in sauerstoffarmer Atmosphäre prozessiert. Bis zu 40 Prozent des in den Pflanzen enthaltenen Kohlenstoffs werde dabei als Feststoff in Form von Pyrokohle gespeichert. Durch die Integration wird rechnerisch mehr Kohlendioxid im Beton gebunden, als bei der Herstellung ausgestoßen wird. Die Forschenden haben zudem ein Verfahren entwickelt, um die Pyrokohle zu granulieren. Mit den hergestellten Gesteinskörnungen (kleiner als zwei Millimeter, Anm. d. Red.), ersetzen diese den Sand im Beton, wodurch der Baustoff nicht nur klimafreundlicher, sondern auch bedeutend leichter werde. Dadurch könnten wiederum zusätzlich Transportkosten eingespart werden.
Auf der Suche nach dem Beton der Zukunft lohnt sich auch ein Blick in die Vergangenheit – so erfüllen in der Antike verbaute römische Betone laut Fraunhofer alle Kriterien moderner nachhaltiger Baustoffe. Sie sind zementfrei, bestehen aus lokal verfügbaren Ressourcen wie Vulkanaschen, sind dauerhaft und gegenüber vielen äußeren Einwirkungen resilient. Bedauerlicherweise, so die Forschenden, gingen die ihnen zugrundeliegenden Rezepturen verloren. Im Projekt Roman Inspired Cement Innovation by Multi-Analytical Enhanced Research (RICIMER) erforschen die Fachleute daher mögliche Rezepturen, um die Originalformulierungen samt Additiven zu entschlüsseln und auf moderne Baustoffe zu übertragen.
Alkalisch aktivierte Binder, sogenannte Geopolymere, sind ein anderes wachsendes Forschungsfeld. Mit Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit, hoher Festigkeit und exzellenter Temperaturresistenz bieten sie vielfältige Einsatzmöglichkeiten, insbesondere im Bauwesen. Am Fraunhofer IBP wurde etwa ein Verfahren entwickelt, um aus dem nachwachsenden Rohstoff Typha (Rohrkolben) einen vollwertigen und vor allem klimafreundlichen Baustoff herzustellen, das sogenannte „Typhaboard“. Der vielseitig einsetzbare Dämm- und Wandbaustoff besteht aus Blättern des Rohrkolbens und einem mineralischen Bindemittel, die zu multifunktional einsetzbaren Platten gepresst werden. Das Typhaboard vereint viele Eigenschaften, die einen produktiven Baustoff ausmachen. Es ist stabil, bietet einen guten Schallschutz, hervorragende feuchtetechnische Eigenschaften, ist schimmelresistent, hat eine hohe Dämmwirkung und bietet darüber hinaus einen hohen Brandschutz.
