Das Carbonbetontechnikum – die Modellfabrik für Fertigteile aus Carbonbeton
Im Vergleich zu Stahlbeton (großer Würfel links) spart Carbonbeton (kleiner Würfel und Platte) bei gleicher Leistungsfähigkeit bis zu 80 % Material. (Quelle: C3 - Carbon Concrete Composite e. V.)
Die Elektroinstallation wird gleich bei der Herstellung der Fertigteile in den Carbonbeton integriert. (Quelle: HTWK Leipzig)
Beim Carbonbetontechnikum in Leipzig-Engelsdorf handelt es sich um eine Modellfabrik der HTWK Leipzig. In ihr werden effiziente Prozesse zur automatischen Fertigung von Carbonbetonbauteilen erforscht und erprobt. Es sollen Fertigungsverfahren für das Bauwesen der Zukunft entstehen.
Carbonbeton und Stahlbeton haben zwar vergleichbare Anwendungsgebiete, jedoch müssen alle Produktionsschritte und Maschinen an den neuen Baustoff angepasst und teilweise völlig neu gedacht werden. Im Carbonbetontechnikum wird den Bauunternehmen gezeigt, wie sie ihre Produktionsstätten gestalten müssen, um Carbonbetonbauteile produzieren zu können.
Drei Industrieroboter und 64 m an Rolltischen sorgen im Carbonbetontechnikum dafür, dass die Fertigung von bis zu 3,125 m breiten und 1,25 m langen Bauteilen automatisch abläuft. Die fertigen Bauteile können an einem speziell entwickelten Kipptisch per Kran entnommen werden.
Im Carbonbetontechnikum fertigt ein Roboter die Bewehrung aus Carbon individuell vor Ort. Dazu legt er innerhalb von wenigen Minuten Carbongarn gitterförmig zu genau der Geometrie, die für ein bestimmtes Bauteil benötigt wird. Das ist ein großer Fortschritt: Denn bislang werden vorgefertigte Carbonmatten verwendet, mit entsprechendem Zuschnitt. Durch die direkte Garnablage spart man nicht nur Transportwege, sondern auch bis zu 40 % des teuren und energieintensiven Materials Carbon. Die direkte Garnablage ist eine Schlüsseltechnologie, denn sie ermöglicht es, dass man zusätzliche Funktionen, wie Heizelemente und die Elektroinstallation, direkt in das Bauteil integrieren kann.
Die ideale Automatisierungstechnologie: AS-Interface im Carbonbetontechnikum
AS-Interface ist ein wichtiger Teil der Automatisierungsstrategie im Carbonbetontechnikum und stellt eine perfekte Automatisierungslösung für die Fertigung dar. AS-Interface ist ein System für die industrielle Kommunikation mit sicherer Datenübertragung und gleichzeitiger Energieversorgung. Das System ist einfach, schnell und flexibel zu bedienen. Ob Trocknungsofen, Mischanlage, Handlings-System, Roboterstationen, Betongussportal oder die Wachspresse – die Fertigungsstationen im Technikum werden mit AS-Interface betrieben. So hat man in nahezu die komplette Anlagen- und Sicherheitstechnik mit AS-Interface realisiert, die Steuerung des Transportumlaufs erfolgt komplett mit AS-Interface. Die ASi-Technologie ermöglicht einen präzisen, zuverlässig ablaufenden Fertigungsprozess, der eine gleichbleibend hohe Qualität der Carbonbetonteile garantiert.
AS-Interface überzeugt durch eine herstellerübergreifende Kompatibilität von zertifizierten Produkten. Dieser Vorteil wird auch im Carbonbetontechnikum genutzt. Denn: Die Anlagensteuerung läuft zentral in einem ASi-Gateway von Bihl+Wiedemann zusammen. Über diese Steuerung läuft das Prozessleit- und Visualisierungssystem der kompletten Anlage. Das System entstand mit Python in Eigenentwicklung. Die Anbindung erfolgt via OPC Unified Architecture (OPC UA). OPC UA ist ein Standard für den Datenaustausch als plattformunabhängige, service-orientierte Architektur.
Weitere AS-Interface-Komponenten in der Anlage sind von Bihl+Wiedemann, Siemens, IFM Electronic, Pepperl+Fuchs, SEW-Eurodrive, Festo, Euchner und Murr-elektronik.
Auch eine Reihe von IO-Link-Sensoren befinden sich in der Anlage. Sie werden via ASi-Interface zum Gateway getunnelt. Das stellt eine perfekte Symbiose in puncto Leistungsfähigkeit und geringen Verdrahtungsaufwand dar.
Die einzelnen Roboterzellen sind jeweils in sich gekapselt. Ihre Programmabläufe werden mit AS-Interface initiiert und nach Beendigung des Fertigungsschritts über AS-Interface quittiert. Dadurch ist es möglich, die komplette Anlage über AS-Interface zu steuern, einzelne Fertigungsschritte aber gekapselt im jeweiligen Umfeld zu handhaben.
Fazit
AS-Interface überzeugt nicht nur in der industriellen Kommunikation, sondern auch bei der Gebäudeautomation. Denn in der ASi-Technologie steckt viel Potenzial, das verdeutlichen die aufgezeigten Applikationen. Neu ist der Einsatz von AS-Interface in den dünnen Wänden aus Carbonbeton. Diese Wandkonstruktion verfügt über eine integrierte Elektro- und Kommunikationstechnik, die gleich in der Fertigung integriert wird. AS-Interface überzeugt sowohl in den Carbonbetonfertigteilen wie auch in den Fertigungsanlagen, die diese innovativen Teile präzise herstellen. Überzeugend auch die herstellerübergreifende Kompatibilität, sie garantiert eine einwandfrei funktionierende Fertigung. Wie man sieht: Die ASi-Technologie ist die exzellente Basis in beiden Welten.
Literatur
- Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig: www.htwk-leipzig.de