Betonschleifgeräte

Mithilfe der neuesten Fräsmaschinentechnologie können enge Toleranzen eingehalten und die Produktion gesteigert werden, während gleichzeitig der Bedarf an Arbeitskräften reduziert wird.
Neue Fräsmaschinentechnologie ermöglicht engere Toleranzen, eine hohe Produktivität und vermeidet neue Anforderungen an das Fräspersonal. Tom Chastain, Produktmanager für Wirtgen American Milling, sagte: „Die neue Generation der Neigungssteuerung, die Fräswalzentechnologie und ein neues Betriebssystem machen es einfacher, die Produktivität als bisher zu steigern und gleichzeitig eine höhere Qualität zu erreichen.“
Auch die Einrichtung und Überwachung der Schneidemaschinen wurde vereinfacht. „Im Vergleich zu Geräten älterer Generation reduzieren On-Board-Diagnose, einfache Neigungseinstellungen und automatische Kalibrierungsverfahren den Bedieneraufwand erheblich“, so Kyle Hammon, technischer Vertriebsleiter bei Astec.
Um Leistung und Oberflächenqualität zu maximieren, muss die Fräsmaschine die wechselnde Belastung der Maschine erkennen und entsprechend reagieren können. Astecs Ziel ist es, hochwertige Fräsmuster bei maximaler Leistung und gleichzeitigem Schutz von Maschinen und Mitarbeitern zu gewährleisten. Hier kommt modernste Technologie ins Spiel. Einige Modelle neuer Fräsmaschinen verfügen über ein Betriebssystem, das dem Bediener die Wahl zwischen verschiedenen Fräsmodi ermöglicht. Dadurch kann der Bediener den Modus steuern.
„Sie können der Maschine den Abstand zwischen Messer- und Trommellinien und die gewünschte Musterqualität mitteilen“, erklärte Chastain. Diese Einstellungen geben sogar Aufschluss über das verwendete Schneidwerkzeug. „Die Maschine berechnet diese Informationen und bestimmt die Geschwindigkeit der Maschine, die Drehzahl der Schneidtrommel und sogar die Wassermenge. So können die Bediener ihre Produktionslinien warten und Materialien fördern, während die Maschine den Rest erledigt.“
Um die Produktion und Oberflächenqualität zu optimieren, müssen Fräsmaschinen Laständerungen erkennen und entsprechend reagieren können. „Motorlastregelung und Traktionskontrolle sorgen dafür, dass die Maschine mit konstanter Geschwindigkeit läuft und plötzliche Geschwindigkeitsänderungen keine Defekte an der Fräsoberfläche verursachen“, so Harmon.
„Ein aktives Lastmanagementsystem wie die Lastkontrolle von Caterpillar ermöglicht es dem Bediener, die Maschine bis zur maximalen Kapazität auszulasten, ohne dass die Gefahr eines Maschinenstillstands besteht“, so Jameson Smieja, Caterpillars globaler Vertriebsberater. „Dadurch lässt sich die Produktivität der Maschine deutlich steigern, da die Belastungsstärke des Bedieners ermittelt wird.“
Caterpillar bietet außerdem einen Tempomat an. „Mit dem Tempomat kann der Bediener die gewünschte Fräsgeschwindigkeit per Knopfdruck speichern und wiederherstellen. So kann er während des gesamten Projekts ein einheitliches Muster einhalten.“
Funktionen wie die Lastregelung sorgen für eine optimale Nutzung der verfügbaren Motorleistung. „Bei den meisten Kaltfräsen kann der Bediener die gewünschte Motor- und Rotordrehzahl wählen. Bei Anwendungen, bei denen Geschwindigkeit nicht im Vordergrund steht oder die LKW-Nutzung eingeschränkt ist, können Bediener daher niedrigere Motor- und Rotordrehzahlen wählen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken“, erklärte Smieja. „Andere Funktionen wie die Leerlaufdrehzahlregelung ermöglichen es der Maschine, im Stand auf eine niedrige Leerlaufdrehzahl abzubremsen und die Motordrehzahl nur bei Bedarf zu erhöhen, wenn bestimmte Funktionen aktiviert sind.“
Das Maschinensteuerungssystem MILL ASSIST von Wirtgen unterstützt Bediener bei der Optimierung der Fräsergebnisse. Wirtgen konzentriert sich auf die Senkung der Betriebskosten. „Die neueste Maschinenversion ist sparsamer im Verbrauch von Kraftstoff, Wasser und Werkzeug und reduziert gleichzeitig den Geräuschpegel“, so Chastain. „Ein Betriebssystem, das die Maschine über unsere Ziele informiert, und ein neues Zweiganggetriebe ermöglichen einen optimalen Maschinenbetrieb und überwachen gleichzeitig die Verbrauchsmaterialien.“
Auch Werkzeughalter und Zähne wurden weiterentwickelt. „Die aktualisierte Schneidtechnologie gibt uns mehr Vertrauen in unsere Fräsleistung und Laufruhe“, so Chastain. „Die neueren Hartmetallwerkzeuge sowie die aktuellen PKD- oder Diamantwerkzeuge ermöglichen uns längeres Fräsen bei geringerem Verschleiß. Das bedeutet, dass wir nicht oft anhalten müssen und die Maschine länger halten wird. Ein Qualitätsmodell. Diese neuesten Innovationen in der Schneidtechnologie und die höhere Maschinenleistung ermöglichen uns eine hohe Qualität und Materialausbeute.“
Diamantbohrer erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Laut Caterpillar haben diese Bohrer eine 80-mal längere Lebensdauer als Hartmetallbohrer, was die Ausfallzeiten deutlich reduzieren kann.
Astec: „Dies gilt insbesondere für anspruchsvolle Anwendungen, bei denen Hartmetallbohrer mehrmals täglich ausgetauscht werden müssen“, so Smieja. „Darüber hinaus bleiben Diamantbohrer in der Regel über ihre gesamte Lebensdauer scharf, wodurch die Maschine gleichmäßige Fräsmuster und eine höhere Schneidleistung erzeugt. Dies steigert die Produktivität und spart bis zu 15 % Kraftstoff.“
Das Rotordesign ist entscheidend, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. „Viele Rotordesigns weisen unterschiedliche Abstände zwischen den Schneidzähnen auf, sodass der Bediener die gewünschte Musterstruktur für die endgültige Fräsoberfläche erzielen und gleichzeitig so viel Material wie möglich entfernen kann“, sagte Smieja.
Durch das erstmalige Erreichen des Zielniveaus und den Wegfall von Nacharbeiten ist mit einer Fräsmaschine, die mit der neuesten Niveauregelungstechnologie ausgestattet ist, eine deutliche Produktivitätssteigerung zu erwarten, sodass sich die anfänglichen Investitionskosten schnell amortisieren lassen.
„Dank moderner Neigungssteuerungssysteme können heutige Fräsmaschinen sehr präzise arbeiten und glatte Konturen erzeugen“, so Smieja. „Cat-Kaltfräsen sind beispielsweise standardmäßig mit Cat GRADE ausgestattet. Das System verfügt über Neigungs- und Neigungsfunktionen und bietet so Vielseitigkeit und Flexibilität für zahlreiche Anwendungen. Ob gezielter Tiefenabtrag, Fräsen zur Verbesserung der Glätte oder Fräsen präziser Designkonturen – Cat GRADE lässt sich so einstellen und anpassen, dass bei nahezu allen Anwendungen optimale Ergebnisse erzielt werden.“
Die Neigungskontrolle wurde verbessert, um eine gleichmäßige Tiefe und/oder Neigung zu erreichen. Chastain sagte: „Vereinfachte, aber hochmoderne Technologie ermöglicht den Bedienern schnelle und präzise Reaktionen und reduziert gleichzeitig ihren Arbeitsdruck.“
„Wir sehen immer mehr 3D-Technologien in der Fräsindustrie“, fügte er hinzu. „Bei den richtigen Einstellungen funktionieren diese Systeme gut.“ Das Mittelwertbildungssystem nutzt Ultraschallsensoren, um die durchschnittliche Maschinenlänge oder größere Schnitttiefen zu ermitteln.
Bei komplexen Arbeiten ist die 3D-Neigungssteuerung besonders hilfreich. „Im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Systemen ermöglicht die 3D-Neigungssteuerung der Maschine ein präziseres Fräsen“, so Hammon. „Bei komplexeren Projekten, die unterschiedliche Tiefen und Neigungen erfordern, nimmt das 3D-System diese Änderungen automatisch vor.“
„Das 3D-System muss ein digitales Modell basierend auf den vor dem Fräsvorgang erfassten Straßendaten erstellen“, betonte er. „Im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Verfahren erfordert der Aufbau und die Implementierung digitaler Modelle auf einer Fräsmaschine im Vorfeld mehr Arbeit und zusätzliche Ausrüstung.“
CaterpillarPlus: Nicht jeder Auftrag eignet sich für 3D-Fräsen. „3D-Fräsen bietet zwar die höchste Genauigkeit im Vergleich zu den Konstruktionsvorgaben, doch die dafür erforderliche Technologie erfordert erhebliche Investitionen und zusätzliches Baustellenmanagement, das nur für spezielle Anwendungen geeignet ist“, so Smieja.
„Arbeitsplätze mit guter Sicht, kontrollierbaren Entfernungen und minimalen Störungen von 3D-Kontrollstationen (wie z. B. Flughäfen) profitieren besonders von der 3D-Neigungssteuerung, die zur Einhaltung strenger Vorschriften beiträgt“, sagte er. „Die 2D-Neigungssteuerung, mit oder ohne Sehnen, ist jedoch nach wie vor eine effektive Möglichkeit, viele der heutigen Frässpezifikationen ohne zusätzliche Hardware zu erfüllen.“
Orange Crush LLC ist ein Generalunternehmer mit Sitz in Chicago und verantwortlich für eine Reihe von Projekten, darunter Asphalt- und Betonstraßenbau sowie Erdarbeiten. Das Unternehmen pflastert Straßen und Siedlungen sowie Gewerbeimmobilien.
„Wir können im Großraum Chicago sechs Asphaltmischanlagen nutzen“, sagte Geschäftsführerin Sumie Abdish. „Wir verfügen über fünf Schleifgruppen und sieben Schleifmaschinen (Fräsmaschinen).“
Mit Unterstützung von SITECH Midway entschied sich Orange Crush für die Installation des Trimble 3D-Hauptsteuerungssystems auf seiner neuesten Fräsmaschine Roadtec RX 700. Obwohl 3D-Fräsen relativ neu ist, verfügt das Unternehmen über umfangreiche Erfahrung im 3D-Pflasterbau.
„Wir haben unsere Fertiger erstmal ausgerüstet, weil wir mit dem Mautstraßenprojekt fast fertig waren“, sagte Abdish. Er hält es aber für den besten Weg, mit einer Fräsmaschine zu beginnen. „Ich bin fest davon überzeugt, dass man bei Null anfangen sollte. Ich denke, man sollte zuerst 3D-Fräsen durchführen und dann die gefrästen Materialien zusammenlaminieren.“
Die 3D-Totalstationslösung ermöglicht eine präzisere Kontrolle aller Aspekte – von der Leistung bis zur Genauigkeit. Dies hat sich beim jüngsten Projekt des Norfolk Southern Railway Yard in Englewood, Illinois, als vorteilhaft erwiesen. Orange Crush muss strenge Qualitätsstandards einhalten, und die 3D-Totalstationstechnologie macht das ständige Aufzeichnen von Nummern vor dem Walzwerk und die ständige Nachkontrolle der Arbeit überflüssig.
„Wir haben eine Person mit einem Rover hinter der Mühle. Das verursacht zwar ein paar zusätzliche Kosten, ist aber immer noch besser, als noch einmal zurückgehen zu müssen, weil uns zwei oder drei von zehn Ergebnissen entgangen sind“, kommentierte Abdish.
Die Genauigkeit des Astec-Systems hat sich bewährt. „Es hat gleich beim ersten Mal die höchste Punktzahl erreicht“, sagte Abdish. „Die Leistung in dieser Anwendung hat sich um 30 % erhöht, insbesondere wenn man eine Fräsmaschine mit variabler Tiefe hat und in jeder Position eine bestimmte Höhe und Neigung einhält.“
Die Technologie erfordert zwar hohe Investitionen, amortisiert sich aber sehr schnell. Orange Crush schätzt, dass sich allein durch das Projekt Norfolk South fast die Hälfte seiner Technologieinvestitionen amortisiert hat. „Ich gehe davon aus, dass wir das System bis nächstes Jahr um diese Zeit amortisiert haben werden“, prognostizierte Abdish.
Die Einrichtung vor Ort dauert bei Orange Crush in der Regel etwa zwei Stunden. „Wenn man zum ersten Mal zur Messung rausgeht, muss man morgens zwei Stunden einplanen und jedes Mal kalibrieren, wenn man die Maschine von einem Einsatzort zum anderen bringt“, erklärte Abdish. „Bevor man den LKW dorthin schickt, muss man die Maschine einige Stunden vorher dort abliefern.“
Für Bauunternehmer ist die Schulung der Bediener keine große Herausforderung. „Es ist gar nicht so schwierig, wie ich dachte“, erinnerte sich Abdish. „Ich glaube, die Lernkurve eines Straßenfertigers ist länger als die eines Polierers.“
Die für die Mess- und Maschinensteuerung zuständige Person ist für die Einrichtung jedes einzelnen Auftrags verantwortlich. „Er kontrolliert jeden Auftrag und führt anschließend gemeinsam mit SITECH die erste Messung der Maschine durch“, erklärte Abdish. Diese Person auf dem Laufenden zu halten, ist der wichtigste Teil der Schulung. „Die Mitarbeiter haben die Schulung sofort angenommen.“
Dank der positiven Erfahrungen plant Orange Crush, seine 3D-Fräskapazitäten durch die Integration des Trimble-Systems in den kürzlich erworbenen Wirtgen 220A zu erweitern. „Bei Projekten hat man etwas, das einem die strenge hierarchische Kontrolle gibt – das ist nur eine Idee“, sagte Abdish. „Das ist für mich das Wichtigste.“
Der höhere Automatisierungsgrad und die vereinfachte Steuerung bedeuten, dass das Personal weniger häufig Knöpfe drücken muss, was die Lernkurve verkürzt. „Dank der benutzerfreundlichen Betriebs- und Neigungssteuerung können unerfahrene Bediener die neue Maschine leichter bedienen, im Gegensatz zu der 30 Jahre alten Maschine, deren Beherrschung viel Geschick und Geduld erfordert“, sagte Chastain.
Darüber hinaus bietet der Hersteller einzigartige Funktionen, die die Maschineneinrichtung vereinfachen und beschleunigen. „Der in die Maschine integrierte Sensor ermöglicht die Nutzung der Caterpillar-Funktionen „Nullstellung“ und „Automatischer Schnittübergang“, um die Einrichtung zu vereinfachen“, sagte Smieja.
Die Nivelliertechnologie von Wirtgen ermöglicht die Anpassung von Höhe, Tiefe und Abstand, um äußerst präzise Ergebnisse zu erzielen und den Bediener zu entlasten. „Mit dem Wirtgen Reset kann die Maschine schnell wieder auf die ursprüngliche „Kratzhöhe“ gebracht werden, sodass sie für den nächsten Schnitt bereit ist“, erklärt Smieja. Automatische Schnittübergänge ermöglichen es dem Bediener, vorgegebene Tiefen- und Neigungsübergänge innerhalb einer vorgegebenen Distanz zu programmieren, und die Maschine erstellt automatisch die gewünschte Kontur.
Smieja ergänzt: „Weitere Features, wie beispielsweise eine hochwertige Kamera mit Schneidkantenführungen, erleichtern dem Bediener die korrekte Ausrichtung der Maschine zu Beginn jedes neuen Schnitts.“
Die Minimierung des Rüstzeitaufwands kann den Gewinn steigern. „Dank modernster Technologie ist die Inbetriebnahme der Fräsmaschine einfacher geworden“, so Chastain. „Das Fräspersonal kann die Maschine in wenigen Minuten betriebsbereit machen.“
Das farbige Bedienfeld der Roadtec (Astec)-Fräsmaschine ist mit einem klaren Etikett versehen und einfach und unkompliziert zu bedienen. Die Astec-Technologie verbessert zudem die Sicherheit. „Die neuesten Funktionen der Astec CMS-Fräsmaschine sind sicherheitsrelevant“, so Hammon. „Wenn beim Rückwärtsfahren eine Person oder ein größerer Gegenstand hinter der Maschine erkannt wird, stoppt das Heckobjekterkennungssystem die Fräsmaschine. Sobald die Person den Erfassungsbereich verlässt, kann der Bediener die Maschine umkehren.“
Trotz dieser Fortschritte ist das Fräsen immer noch eine der Anwendungen, bei denen die Fähigkeiten des Bedieners schwer zu ersetzen sind. „Ich persönlich denke, dass beim Fräsen immer menschliche Faktoren eine Rolle spielen“, sagte Chastain. „Wenn alles gut läuft, spüren die Bediener es. Wenn etwas nicht stimmt, hören sie es. Das trägt wesentlich dazu bei, die Maschinen sicherer und einfacher zu bedienen zu machen.“
Durch die Vermeidung von Ausfallzeiten bleibt das Fräsprojekt auf Kurs. Hier verändert die Telematiktechnologie die Spielregeln.
„Telematik ist ein leistungsstarkes Werkzeug, um Ausfallzeiten zu reduzieren und Leistungsdaten in Echtzeit zu erfassen“, so Hammon. „Produktionsdaten, Kraftstoffverbrauch und Leerlaufzeiten sind nur einige Beispiele für Informationen, die mithilfe eines Telematiksystems aus der Ferne abgerufen werden können.“
Astec bietet das Guardian-Telematiksystem an. „Das Guardian-Telematiksystem ermöglicht die bidirektionale Kommunikation zwischen der Maschine und dem Endbenutzer oder einem autorisierten Servicetechniker“, sagte Hammon. „Dies erhöht die Wartungsfreundlichkeit und ermöglicht eine bessere Datenerfassung an jeder Maschine.“
Wenn ein Problem mit der Fräsmaschine auftritt, muss es so schnell wie möglich identifiziert und behoben werden. Chastain sagte: „Die neue Fräsmaschine soll nicht nur die Bedienung, sondern auch die Diagnose und Fehlerbehebung dieser Maschinen vereinfachen. Maschinenausfallzeiten sind sogar noch schlimmer.“
Wirtgen hat ein System entwickelt, das Benutzer proaktiv über potenzielle Probleme informiert. Chastain erklärte: „Diese neuen Maschinen benachrichtigen den Bediener, wenn Geräte nicht eingeschaltet, nicht funktionsfähig oder versehentlich ausgeschaltet sind.“ „Dadurch dürfte die Zahl der in den letzten Jahren auf der Straße entstandenen Löcher reduziert werden.“
Wirtgen hat zudem eine Redundanz seiner Fräsmaschine eingerichtet, um Ausfallzeiten zu reduzieren. „Bei Ausfällen gab es ein integriertes Backup, sodass die Fräsmaschine ohne Qualitäts- oder Produktionseinbußen weiterlaufen konnte“, so Chastain.