Präzises Fräsen mit der Leica iCON pave 3D-Maschinensteuerungslösung
Erfahren Sie, wie der Einsatz von Automatisierungs- und Maschinensteuerungstechnologien einem Bauunternehmen hilft, die Oberfläche eines 11,5 Kilometer langen Autobahnabschnitts in der Schweiz zu fräsen.
In der Schweiz wurde relativ spät mit dem Bau von Autobahnen begonnen, in den 1950er Jahren, in denen nach dem Zweiten Weltkrieg der Wohlstand zunahm. Das Netz der Autobahnen in der Schweiz hat heute eine Länge von rund 1.650 Kilometern und mit 40 km pro 1.000 km2 eine der höchsten Dichten der Welt. Aufgrund des bergigen Geländes sind Autobahnen unvermeidlich, um einen reibungslosen und schnellen Pendelverkehr zu gewährleisten und Menschen, Städte, Unternehmen und Nachbarländer miteinander zu verbinden. Die Instandhaltung der Autobahnen ist daher wichtig.
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Laut dem jüngsten Zustandsbericht des Straßenbundesamtes ASTRA hat die nationale Straßeninfrastruktur auf einer Skala von 1 (gut) bis 5 (schlecht) eine durchschnittliche Bewertung von 1,82, was bedeutet, dass sich das schweizerische Straßennetz derzeit in gutem Zustand befindet. Man könnte auch sagen, dass es „noch in gutem Zustand“ ist, weil die Infrastrukturen ständig altern. So ist beispielsweise rund die Hälfte der Brücken in der Schweiz älter als 50 Jahre und der erste Abschnitt der Autobahn um Luzern stammt aus dem Jahr 1955.
Die Schweizer Regierung führt derzeit ein zukunftsweisendes Instandhaltungsprojekt der Autobahn A1 zwischen Effretikon und Winterthur Ohringen durch. Auch dieser Autobahnabschnitt ist ungefähr 50 Jahre alt.
„Dieses Instandhaltungsprojekt begann im Sommer 2019 und wird etwa dreieinhalb Jahre dauern. Die vollständige Renovierung dieses 11,5 km langen Abschnitts soll bis Ende 2022 abgeschlossen sein“, sagt Robin Goldinger, Bauleiter bei KIBAG Bauleistungen AG. „Unsere Aufgabe ist es, diesen Abschnitt zu erneuern sowie die Wartung und den sicheren Betrieb bis zur Erweiterung auf eine 6-spurige Autobahn im Jahr 2035 sicherzustellen.“
„Digitalisierung hilft uns, schneller, besser und mit höherer Qualität zu bauen.“
Der Einsatz von Automatisierungs- und Maschinensteuerungstechnologien nimmt dank seiner Vorteile nicht nur für den Bediener und das Bauunternehmen, sondern auch für die Endnutzer selbst, rasant zu. Digitale Technologien leiten und unterstützen Bauunternehmen vom ersten Schritt der Planung und Veranschlagung bis zur Instandhaltung der endgültigen Infrastruktur.
Genauigkeit und Schnelligkeit sind beim Straßenbau unerlässlich. Als die KIBAG Bauleistungen AG mit der Renovierung und Sanierung des Abschnitts Effretikon-Winterthur der Autobahn A1 beauftragt wurde, wählten sie Subunternehmer, welche die Arbeiten mit hoher Genauigkeit nach einem digitalen Referenzmodell ausführen und digitale Daten liefern können.
Daher wurde die REPROAD AG, ein 42 Jahre altes Bauunternehmen mit Know-how bei Erdarbeiten, Fräsen, Schleifen und Kugelstrahlen, mit dem Fräsen der Straßenoberfläche beauftragt.
„Einmal mit der Maschine darübergehen – fertig!“
Eine starke und gute Grundlage ist für jede Straße entscheidend. Bei großen Infrastrukturprojekten wie Autobahnen, auf denen stündlich Hunderte von Fahrzeugen fahren, muss man sicherstellen, dass der beauftragte Fräsunternehmer die beste Ausrüstung verwendet, um eine glatte Oberfläche und die richtige Schichtdicke zu gewährleisten.
3D-Systeme und Maschinensteuerungen sind inzwischen eine bewährte Technologie, mit der die Bediener von REPROAD Straßen- und Gesteinsfräsmaschinen steuern und ungleichmäßige Frästiefen auf den Asphalt vermeiden. Die Tiefendaten müssen nicht mehr von Hand in die Kaltfräse eingegeben und die Oberfläche vor und nach dem Fräsen überwacht werden. Die 3D-Technologie hilft dem Subunternehmer REPROAD nicht nur dabei, eine ebene Oberfläche für die Neupflasterung zu schaffen, sondern auch die von KIBAG geforderte Genauigkeit und das Profil zu erreichen, um die richtige Menge an heißem Mischasphalt für den späteren Einbau zu gewährleisten.
Das höhenverstellbare Chassis der WIRTGEN Kaltfräsmaschine erreicht eine so genaue Frästiefe, dass einzelne Pflasterschichten entfernt und verladen werden können. Diese Präzision, kombiniert mit der Möglichkeit, automatisch nach einem digitalen Referenzmodell mit Maschinensteuerung zu fräsen, macht die höhenverstellbaren Maschinen zum Fräsen von Untergründen mit hoher Qualität schneller.
„Unsere heutige Aufgabe ist es, die gesamte 500 Meter lange Oberfläche in 3D und mit höchster Präzision zu fräsen“, sagt Fabian Stöckli, Maschinenführer bei REPROAD.„Der Vorteil der 3D-Maschinensteuerung ist, dass man einen fertigen Plan hat. Man muss nicht mehr nacharbeiten. Einmal mit der Maschine darübergehen – fertig!“
Durch den Einsatz der 3D-Technologie liefert REPROAD qualitativ hochwertige Ergebnisse, wobei nur ein einziger Maschinenführer die Arbeit ausführt.
„Mit der Leica MC1 gibt es keine Fehler mehr, es macht wirklich Spaß, die Genauigkeit und das Endergebnis sind großartig!"
Leica iCON pave für Fräsanwendungen besteht aus der Leica MC1-Softwareplattform, dem MCP80-Bedienpult, Prismen, LRBT-Funk, Totalstationen und verschiedenen verfügbaren Sensorkonfigurationen. Neben der Hardware- und Softwarelösung bietet Leica Geosystems auch Cloud-Konnektivität über Leica ConX sowie ständigen Kundensupport.
Mit Hilfe eines Prismas, das auf der Kaltfräsmaschine montiert ist, werden Position und Höhe der Maschine automatisch mit einer Totalstation gemessen und automatisch mit dem digitalen Referenzmodell verglichen, das in die Leica iCON pave 3D-Maschinensteuerungslösung für das Fräsen geladen wurde. „Der Trick und die Technologie einer 3D-Fräslösung besteht darin, dass wir Totalstationen haben, die die Fräsmaschine kontinuierlich verfolgen, so dass diese basierend auf der aktuellen Position der Maschine millimetergenau in Bezug auf die Projektdaten gesteuert wird“, erklärt Reto Bardill, Supportingenieur bei Leica Geosystems. Bei geringsten Abweichungen vom Plan nimmt das Maschinensteuerungssystem automatisch Korrekturen vor. So erreicht der REPROAD Maschinenführer Fabian Stöckli ein hohes Maß an Genauigkeit über den gesamten bearbeiteten Bereich.
„Bei unserem früheren System war die Fehlerquote relativ hoch. Bisher läuft mit der neuen 3D-Fräslösung alles reibungslos und perfekt. Wir können uns nicht beschweren“, sagt Stöckli. „Natürlich hängt die Geschwindigkeit immer von der Schichtdicke ab, die wir fräsen müssen. Wenn nur die oberste Schicht entfernt wird, spricht man von maximal 15.000 m2 Fräsfläche pro Tag. Wenn wir jedoch in die Basisschicht müssen, verringert sich die Geschwindigkeit, aber wir können trotzdem 8.000 m2 bis maximal 10.000 m2 Fräsfläche pro Tag erreichen.“
„Die neueste Lösung von Leica iCON pave bietet viele neue Funktionen. Wenn beispielsweise die Sichtverbindung zur Totalstation durch einen ankommenden oder abfahrenden Lkw unterbrochen wird, übernimmt die nächste Totalstation automatisch die Positionierung“, erklärt Stöckli.
Die intuitive Benutzeroberfläche der MC1-Softwareplattform ermöglicht es Stöckli, einen Überblick über das Projekt zu erhalten, einschließlich Höhenunterschieden, Neigung und Entwurfsmodell, Geschwindigkeit und einfachem Zugriff auf die Menüpunkte.
Dank der grünen und roten Signale wird der Maschinenführer immer benachrichtigt, wenn Abweichungen vom Plan vorliegen.
„Das Fräsen mit dem Leica Maschinensteuerungssystem ist immer ein Vergnügen, insbesondere mit dem neuen MC1“, sagt Stöckli. „Es gibt keine Fehler mehr, es macht wirklich Spaß, die Genauigkeit und das Endergebnis sind großartig!“
Digitalisierung ist die Zukunft
Leica Geosystems, ein Unternehmen von Hexagon, bietet seit 1999 Lösungen für Asphalt- und Betonpflaster an und hat 2006 die erste 3D-Lösung für Fräsmaschinen veröffentlicht. Die Entwicklung unserer Maschinensteuerungstechnologie wird in enger Zusammenarbeit mit den Maschinenherstellern durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Systeme auf allen Maschinen, wie hier auf einer WIRTGEN Kaltfräse, reibungslos funktionieren. Durch die Automatisierung der Tiefe und Neigung der Kaltfräse mit der 3D-Lösung erspart Leica Geosystems Vermessungsingenieuren und Bedienern arbeitsintensive Aufgaben wie das Abstecken mit Stangen, das manuelle Anpassen variabler Frästiefen oder das Markieren von Positionen.
Die KIBAG Bauleistungen AG ist seit 1926 eines der führenden Bauunternehmen in der Schweiz, das mit dem technologischen Fortschritt Schritt hält und digitale Lösungen und Prozesse in seine täglichen Arbeitsabläufe integriert.
„Ich hoffe, dass wir in Zukunft noch viele schöne Projekte verwirklichen können“, sagt Goldinger. „Wir werden in neue Technologien investieren und einfach alles nutzen, um immer schneller, höher und weiter voranzukommen und natürlich die Projekte an unsere Kunden mit dem höchsten Qualitäts- und Ausführungsniveau zu übergeben“, so der Bauleiter abschließend.
Bei Hexagons Heavy Construction Solutions treiben wir uns und die Branche dazu an, bei der Digitalisierung der Prozesse von der Planung über die Veranschlagung, die Standortvorbereitung bis hin zu Bau und Wartung niemals nachzulassen und voranzugehen, damit wir unseren Kunden helfen, pünktlich, nach Spezifikationen, im Budgetrahmen und sicher zu bauen.
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