Maßhaltige Fertigteile dank zuverlässigem 3-D-Laserscanner

KLEIHUES BETONBAUTEILE

Bauen mit Betonfertigteilen liegt im Trend. Im Vergleich zur konventionellen Ortbetonbauweise lassen sich Bauabläufe auf diese Art oft deutlich verkürzen. Große Bedeutung kommt hierbei der Maßhaltigkeit der Bauteile zu. Diese müssen hundertprozentig zusammenpassen, um einen reibungslosen Einbau zu gewährleisten. Um eine größtmögliche Maßhaltigkeit bei seinen Betonfertigteilen zu erreichen, setzt das Unternehmen Kleihues Betonbauteile aus Emsbüren im Zuge der internen Produktions- und Bauteileüberwachung auf ein hochmodernes, nach eigenen Angaben in der Branche bisher einzigartiges neues Vermessungsverfahren.

»Zum Nachweis der Passgenauigkeit unserer Bauteile sind wir bisher nicht darum herumgekommen, die Fertigteile mit einem sehr aufwendigen Verfahren zu vermessen«, erklärt Kleihues-Projektleiter Tobias Janning. »Unbefriedigend ist die Situation insbesondere bei komplexeren Bauteilen in übergroßen Dimensionen. Ein Fertigteil, das zum Beispiel 4,8 m in der Breite und 8,5 m in der Länge misst, mit einem Einzelteilgewicht von bis zu 51 Tonnen, ist nicht gerade leicht zu händeln. Länge, Breite und Höhe lassen sich hier vielleicht noch mit einem Maßband erfassen. Sämtliche Ausstülpungen oder Verwindungen im Bauteil können wir aber auf herkömmlichem Wege kaum –oder wenn überhaupt nur annäherungsweise – messen. Hier lag bisher ein eindeutiger Schwachpunkt in unserer Qualitätssicherung. Auch eine Protokollierung derartiger Messungen war sehr aufwendig«, so Janning.

Sphärischer Raumscanner der Faro Europe

Um künftig den neuen Ansprüchen gerecht werden zu können, setzt Kleihues seit Mitte 2020 bei der Vermessung komplexer

Einzelbauteile, die eine besonders hohe maßliche Formtreue an den finalen Verbau stellen, auf einen sphärischen Raumscanner des Herstellers mobiler Messsysteme Faro Europe. Dipl.-Ing. Peter Hinze, Senior Account Manager bei Faro, erklärt das System: »Der Raumscanner scannt bis zu 70 m lange Bauteile mit einer Messgenauigkeit von bis zu 2 mm. Um das gesamte Bauteil zu vermessen, wird von mehreren Messpunkten rund um das Fertigteil aus ein Laser auf das Objekt ausgesendet. Trifft dieser Laser auf das Objekt, so wird ein Lichtpunkt erzeugt. Anhand der Laufzeit des Lasers wird die Entfernung bestimmt. Als Hilfsmittel werden hierfür am Messobjekt weiße Kugeln mit einem Durchmesser von 14 cm positioniert, die vom Laser erfasst werden. Nach dem Scanvorgang werden über die Software PolyWorks|Inspector die einzelnen Messungen zusammengeführt und in einem 3-D-Modell bildlich dargestellt. Der Clou: Verdeckte Kanten, Winkel, Punktabstände, Wandstärken oder Verwölbungen von Objekten können damit sehr detailliert erfasst werden«, so Hinze.

Soll- und Ist-Vergleiche beim Produktionsprozess

»Der entscheidende Vorteil dieses Messverfahrens besteht für uns darin, dass wir während des gesamten Produktionsprozesses sehr flexibel Soll- und Ist-Vergleiche durchführen können«, erklärt Kleinhues-Geschäftsführer Dipl.-Ing. Paul-Martin Großkopff. »Mithilfe der Software legen wir unser ursprüngliches CAD-Modell als Soll-Geometrie über das gemessene 3-D-Modell und sind dann unmittelbar in der Lage, eventuelle Abweichungen zu analysieren und gegenzusteuern. Wir bemerken durch die Messung zum Beispiel sehr früh, wenn sich innerhalb unserer Serienfertigung die Schalung vergrößert, und können entsprechend korrigieren. Darüber hinaus bietet uns die neue Messtechnik die Möglichkeit, Wiederholungsmessungen mit immer den gleichen Messparametern, die im Vorfeld für das zu messende Bauvorhaben bestimmt werden, zu definieren. Dies vereinfacht den Messvorgang und vermindert Fehlerquellen. Diese Vorteile wirken sich unmittelbar auf die Maßhaltigkeit der Bauteile und damit deren gesamten Produktqualität aus. Kommt es dennoch zu einer Reklamation, so sind wir immer in der Lage, anhand des 3-D-Modells zu prüfen, ob diese berechtigt ist und wo möglicherweise deren Ursache liegt«, so Großkopff.

Dass das System funktioniert, zeigen mehrere abgeschlossene Bauvorhaben, für deren Bauteile der neue 3-D-Laserscanner zum Einsatz kam. »Besonders begeistert waren unsere Kunden vor allem von den Visualisierungsmöglichkeiten, die uns die PolyWorks--Software ermöglicht«, erläutert Großkopff. »Auf den Grafiken, die wir den Kunden liefern, ist haargenau zu erkennen, an welchen Stellen des Fertigteils Toleranzen bestehen –so kann auch noch bei der Montage der Bauteile korrigierend eingegriffen werden.«

Mit »solidian eGRID« bringt der Hersteller eine Carbonbewehrung auf den Markt, die elektrischen Strom leitet und so Zusatzaufgaben übernehmen kann.

Elektrisch leitende Carbonbewehrung: Neue Anwendungsbereiche und Korrosionsschutz

SOLIDIAN Bewehrungen aus Carbonfasern sind üblicherweise mit einem Polymer imprägniert, das eine isolierende Wirkung hat. Entsprechend wird Strom nicht geleitet. Solidian, Spezialist für nicht-metallische Bewehrung, bringt jetzt mit »solidian eGRID« eine Carbonbewehrung auf den Markt, die genau das kann.

Der Vorteil: Die Bewehrung ist nun in der Lage, Zusatzaufgaben zu übernehmen, an die bislang niemand gedacht hat. Beispielsweise lassen sich mit einer leitfähigen Carbonbewehrung Betonoberflächen erwärmen und so Landebahnen oder Laderampen enteisen. Gleichzeitig verhindert sie beim Einsatz als kathodischer Korrosionsschutz die Korrosion der Stahlbewehrung. Dabei kann eine solche Bewehrung die bislang verwendeten, sehr teuren Titannetze bzw. -bänder vollständig ersetzen.

Erweiterte Funktionen denkbar

Darüber hinaus sind mit der Carbonbewehrung erweiterte Funktionen wie bei- spielsweise die gleichzeitige Verstärkung des Bestandes denkbar. Werden nicht eine, sondern zwei Lagen »solidian eGRID« eingebaut, kann laut Hersteller zusätzlich das Eindringen von Feuchtigkeit in den Beton überwacht werden. Zwischen den Lagen wird der Elektrolytwiderstand des Betons gemessen und so eine Feuchtezunahme angezeigt. Um diese Anwendung so einfach wie möglich zu machen, bietet der Hersteller ein entsprechend vorkonfektioniertes System an, das aus zwei Lagen Bewehrung und den erforderlichen Abstandhaltern besteht.

PRÄVENTIVER KATHODISCHER KORROSIONSSCHUTZ (PKKS)

Bewehrungsstahl wird in der Regel mit einer dicken alkalischen Betonschicht überdeckt. Diese sorgt dafür, dass auf dem Stahl eine schützende Passivschicht entsteht. CO 2 kann jedoch bewirken, dass der pH-Wert des Betons sinkt und die Passivschicht schwindet. Zum gleichen Ergebnis können auch eindringende Chloride (Streusalze) führen. Die Folge: Stahlkorrosion. Der Grund: An der ungeschützten Stelle wird der Stahl zur Anode, der geschützte zur Kathode und es entsteht der Effekt einer galvanischen Zelle (Batterie). Dabei kommt es zu einem leichten Stromfluss, bei dem der ungeschützte

Stahl nach und nach abgetragen wird. Dieser Prozess lässt sich durch Strom, der von außen eingebracht wird, unterdrücken, was als kathodischer Korrosionsschutz bezeichnet wird. Beim präventiven kathodischen Korrosionsschutz wird der Strom schon eingebracht, wenn der pH-Wert noch nicht im kritischen Bereich liegt bzw. wenn die Chloride noch nicht bis zur tragenden Bewehrung vorgedrungen sind. Dadurch wird die Lebensdauer des Stahlbetons verlängert und eventuell anfallende Reparaturen können auf einen günstigen Zeitpunkt verschoben werden.