Komplexní řídicí systémy a inovace ve výrobě betonu

Vyrábíme a dodáváme řídicí systémy pro mísící jádra, lisů betonového zboží, dopravy kameniva a betonu a dalších doplňkových strojů pro výrobu betonu a betonového zboží. Rozvaděče potom dodáváme v pultovém a skříňovém provedení. Tyto řídicí systémy dodáváme pro nové technologie.

Softwarové řešení pro komfortní obsluhu

Pro operátorská pracoviště dodáváme software umožňující komfortní obsluhu technologie. Program zajišťuje monitorování a řízení technologie, správu receptur, archivaci výroby, bilanci materiálu, výroby a cen, databázi zákazníků, staveb a dopravních prostředků, správu dodacích listů, fakturaci, seřizování technologie (váhy) atd. Inovativní řídicí systém je kompatibilní s nejnovějšími verzemi Windows. Ovládací program byl navržen tak, aby obsluha dostávala pouze ty informace, které potřebuje. Systém je kompatibilní se všemi druhy betonáren libovolného výrobce a splňuje požadavky normy EN-206+A2. Jedná se o vyspělý systém, který má již v základu vše, co standardní betonárna potřebuje.

Architektura řídicího systému

Dodávka obsahuje kompaktní rozvaděč se silovými, ovládacími prvky, vstupně výstupní jednotkou a vážicími zobrazovači. Elektronika rozvaděče je spojena pomocí ethernetového rozhraní s řídicím počítačem. Při projektování řídicích systémů je kladen důraz, aby byly udržitelné a servisovatelné po dobu 20 let. I proto je řídicí program umístěn přímo v počítači, což umožňuje snadnou konfiguraci, rozšířitelnost, diagnostiku závad a servis. Klademe velký důraz na dokumentaci, která musí být přehledná a aktuální. Řídicího systému s vizualizací tvoří efektivního pomocníka pro obsluhu betonárny. Řídicí počítač se obsluhuje pomocí klávesnice a myši s operačním systémem Windows®.

Funkce dispečerského programu

ATX D300 je dispečerský program pro zásobování řídicího programu objednávkami, obsahuje různé databáze (receptury, dodavatelé, odběratelé, zakázky, stavby, čerpadla...). Aplikace PROMOTIC působí jako systém dohledu nad procesem výroby betonových směsí. Operátor na základě hotových receptur může vyrábět více než 200 druhů betonu.

V současné době systém obsahuje asi dvě stě receptur. Na základě zvolené receptury systém automaticky vypočítá množství jednotlivých složek (cement, voda, agregát) potřebných k výrobě daného množství směsi betonu.

Čtěte také: Využití smrkových trámů

Po každém výrobním cyklu aplikace aktualizuje stavy skladových zásob surovin odečtením od aktuálního stavu množství použitých surovin v posledním cyklu. Operátor má možnost průběžně naskladňovat dodávky jednotlivých surovin.

Další funkce řídicího systému

  • Další funkcí řídicího systému je konzistoměr, který je nastavitelný dle požadavků zákazníka. Konzistence záměsi je přímo úměrná proudovému zatížení motoru. Konzistoměr je ocejchován od 0 do 100 % zatížení motoru míchačky (prázdná míchačka a naplněná na maximum). Pro správné měření konzistence záměsi je nutno hodnotám proudového zatížení motoru míchačky přiřadit při provozu konkrétní hodnoty.
  • Ruční řízení slouží k ovládání technologie pouze v nouzovém režimu a pro servisní zásahy. Ovládání je zcela intuitivní, názorné a dle tlačítek a popisků na rozvaděči. Všechny informace jsou zobrazeny na displejích vážících procesorů umístěných na dveřích rozvaděče. Přepnutí do režimu ručního ovládání je možné klíčkem na čelním panelu rozvaděče.

Robotické stavební technologie pro betonové konstrukce

Článek se zaměřuje na progresivní světové trendy v oblasti robotických stavebních technologií pro realizaci betonových konstrukcí. Cílem je naznačit možná řešení výzev ovlivňujících stavební výrobu kvůli změnám na trhu práce i v oblasti ekonomiky a zvyšujících se požadavků na ochranu přírodních zdrojů. Prostřednictvím ukázek vybraných projektů představuje domácímu publiku současné možnosti realizací konstrukcí navržených pokročilými digitálními metodami a umožňujících dříve nevídanou úsporu materiálu, práce i pomocných konstrukcí.

Historický vývoj a výzvy

Betonové konstrukce jsou díky své efektivitě, trvanlivosti i požární odolnosti již více než sto let pevnou součástí světového stavitelství. Stejně jako nástroje a metody pro navrhování stavebních konstrukcí, tak také technologie pro jejich realizaci prochází po celou dobu trvalým vývojem, ovlivněným dalšími odvětvími vědy a průmyslu, zvláště výrobního. V oblasti betonových konstrukcí došlo v průběhu 20. století díky zavedení pásové výroby prefabrikátů, systémového bednění a strojů na přípravu, ukládání a hutnění betonové směsi k nárůstu produktivity a také ke zvyšování kvality výsledného díla jak v oblasti výroby dílců, tak i in situ výstavby.

Od počátku 70. let se v souvislosti s energetickou krizí a následky extenzivního využívání přírodních zdrojů dostává nejen ve výrobě do popředí také snaha o trvalou udržitelnost. Jedním z nástrojů pro dosažení této strategie je minimalizace uhlíkové stopy v celém životním cyklu výrobků. Ve stavebnictví se proto v posledních letech začíná mluvit mezi jinými i o potřebě snižovat spotřebu cementu, který je surovinou pro výrobu stavebního materiálu, jež je významným zdrojem CO2 zabudovávaného do stavebních konstrukcí. S cílem snížit pracnost a produkci odpadů na objemovou jednotku výroby se hledají také způsoby, jak minimalizovat potřebu pomocných konstrukcí, které u těch betonových reprezentuje především bednění. Velkou výzvou jsou také změny na trhu práce, zejména přesun pracovních sil z výrobní sféry do sféry služeb, a z nich vyplývající nedostatek kvalifikovaných pracovníků ve stavebnictví, především v dělnických profesích, při současném zpřísňování požadavků na kvalitu, trvalou udržitelnost a bezpečnost stavění.

Automatizace ve stavebnictví

Automatizaci stavební výroby lze vidět jako další vývojový krok následující po široké mechanizaci v první polovině 20. století, umožněné vynálezem spalovacího motoru a elektromotoru. Co se týká betonových konstrukcí, tak první oblastí, kde začala být automatizace využívána již v průběhu 70. let, byla výroba prefabrikátů. Vývoj automatizovaných systémů pro realizaci staveb in situ započal zhruba ve stejné době z důvodu nedostatku pracovních sil v Japonsku, s mírným zpožděním pak následoval i v USA, Německu a dalších vyspělých zemích. Během čtyřiceti let byly ve spolupráci velkých dodavatelů a univerzit vyvinuty a ve stavební výrobě otestovány desítky stavebních robotů určených pro různé oblasti nejen realizace, ale i údržby a demolice betonových konstrukcí.

Čtěte také: Vše, co potřebujete vědět o dubovém řezivu

V oblasti betonových konstrukcí se jedná o roboty pro výrobu a pokládku výztuže, pro distribuci a ukládání betonové směsi, pro vyrovnávání a hutnění betonu a pro úpravu povrchu konstrukcí. Při realizaci železobetonových konstrukcí mohou být využívány i další systémy využitelné v souvisejících výrobních procesech, jako jsou roboty pro staveništní logistiku, pro polohování prvků, roboty pro správu, údržbu a inspekci a pro opravy a recyklace.

Digitální nástroje a optimalizace návrhů

Druhá rovina vývoje technologií v oblasti betonových konstrukcí je založena na potřebě realizovat konstrukce navržené pokročilými digitálními nástroji, které od svého nástupu počátkem 90. let přinesly radikální posun v navrhování a skokové rozšíření možností pro architekty i inženýry. Nástroje jako Grasshopper, Karamba nebo Dynamo umožňují parametrické navrhování, Dreamcatcher navrhování generativní, pluginy jako Galapagos zapojují do návrhového procesu genetické, příp. fraktální algoritmy. Nástroje jako Simulia Abaqus umožňují tvarovou optimalizaci vnější geometrie i vnitřní struktury s cílem maximálně využít materiál v celém profilu konstrukčního prvku. Návrhy pomocí výše uvedených metod vedou často k organicky tvarovaným konstrukcím s dvojí křivostí, tzv. volným formám, jejichž geometrie využívá technologii NURBS (neuniformní B‑Spline).

Řešení problému nákladného bednění

Problém nákladného bednění pro volné formy je řešitelný několika způsoby. V případě nutnosti aplikace dvakrát zakřiveného bednění je první možností vývoj levných alternativ na jedno použití např. z textilií.

Dva velmi zajímavé příklady technologií flexibilního textilního bednění byly vyvinuty v rámci National Centres of Competence in Research (NCCRs) ve výzkumném projektu Digital Fabrication na univerzitě Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) v Curychu. Nejperspektivnější ze zde vyvinutých technologií jsou poté aplikovány na výzkumném objektu DFAB House univerzity ETH Curych v Dübendorfu.

  1. Technologie HiLo roof: Tato technologie, umožňující in situ realizaci dvakrát zakřivených skořepin s použitím pro střešní konstrukce, byla úspěšně otestována na velkoformátovém prototypu skořepiny výšky 7,5 m o výměře 160 m2 s tloušťkou betonu od 30 mm podél volných okrajů až po 120 mm u podpor. Základem této technologie je podpůrná rozebíratelná síť z modulárního systému ocelových kabelů spojených styčníky, na které je napnuta polymerová textilie. Tato bednicí konstrukce je podepřena obdobně jako tesařské bednění stojkami se ztužením s nosníky po obvodu. Na podpůrnou konstrukci je poté z horní strany položena výztužná textilní síť a v několika vrstvách je proveden betonový nástřik, jehož povrch je ručně vyhlazen do výsledné podoby. Při odbednění jsou uvolněny podpory a ocelová podpůrná síť je rozebrána pro další použití, takže jediným materiálovým nákladem je polymerová textilie, která zůstává součástí skořepiny. Tato unikátní bednicí konstrukce je schopna při vlastní hmotnosti pouhých 800 kg nést 20 t mokrého betonu a přináší tak velmi efektivní řešení oproti konvenčním bednicím systémům.
  2. Experimentální betonová skořepina Knit Candela: Druhý příklad progresivního systému textilního bednění byl aplikován na experimentální 4 m vysoké betonové skořepině Knit Candela. Technologie je založena podobně jako HiLo na nástřiku betonové směsi na bednění kombinované z modulární ocelové sítě a textilie. Její unikátnost spočívá ve využití běžného pletacího stroje pro výrobu bednicí textilie se vzorem viditelným po odbednění na spodním líci konstrukce a také v extrémně nízké hmotnosti bednicího systému. Pletená textilie o váze pouhých 25 kg byla spolu s kabelovou sítí vážící 30 kg schopna po napnutí do bednicího rámu unést 5 t čerstvé betonové směsi. Pletení dvojvrstvé, ve třech rozměrech zakřivené textilie, složené ze čtyř dlouhých pásů, trvalo pouhých 36 h. Nástřik probíhal ve dvou vrstvách: první vrstva o tloušťce pouhých několika milimetrů sloužila k vytvoření tuhé formy, na kterou byl po jejím vytvrzení aplikován beton vyztužený konvenčními vlákny.

Další možností pro výrobu betonových konstrukcí volných tvarů je použití bednění s vysokou flexibilitou a opakovatelností, což je např. robotické bednění. Velmi perspektivní oblastí jsou pak technologie pro realizaci betonových konstrukcí bez bednění v čele s 3D tiskem.

Čtěte také: Levná skříňka masiv - bazarová nabídka

Technologie digitální fabrikace

Tyto nové metody v řadě případů využívají technologií tzv. digitální fabrikace, převzaté ze strojírenství, které jsou založeny na přesné interpretaci virtuálního 3D modelu počítačem řízeným výrobním zařízením na principu CNC (Computer Numeric Control - počítačem řízené číslicové ovládání). Liší se dle použitého koncového nástroje na 2D metody, jako je CNC řezání nebo vrtání, a skupinu 3D metod, což je subtraktivní (obrábění), formativní (tváření), aditivní výroba (3D tisk), robotická sestava dílců a hybridní metody.

Příklady progresivních technologií

  • Experiment R (subtraktivní výroba): Jedním z nejzajímavějších příkladů subtraktivní výroby je projekt Aarhuské školy architektury a dánského startupu ODICO Experiment R z roku 2018. Jedná se o jednu z prvních realizací topologicky optimalizované konstrukce z UHPC. Konstrukce byla sesazena z prefabrikátů odlitých do bednění vyrobeného novátorskou metodou CNC obrábění polystyrenu a MDF desek. Na rozdíl od běžně používaného řezání odporovým drátem nebo frézování kovovou frézou uplatňuje technologie použitá v projektu elektricky poháněný brusný drát, který se otáčí vysokou rychlostí kolem rámu z uhlíkových vláken namontovaného na průmyslovém robotu. Díky kombinaci topologické optimalizace a frézovaného bednění se podařilo snížit množství použitého betonu až o 70 % a cenu bednění o 50 % oproti konvenčním způsobem navržené a realizované konstrukci.
  • Smart Dynamic Casting (formativní výroba): Technologie Smart Dynamic Casting (chytré dynamické odlévání) vyvíjená od roku 2012 na ETH v Curychu je příkladem formativní výroby, využívající kontinuálního posuvného bednění pro výrobu materiálově optimalizovaných sloupů z betonu. Principem tohoto procesu je řízené pozvolné odlévání speciálního rychle tuhnoucího betonu do bednicí matrice, tažené rychlostí v řádu mm/s robotickou rukou svisle nahoru po trajektorii budoucího dílce. Otáčením a změnou profilu bednicí matrice podél trajektorie za současného odlévání betonu vznikají jinak velmi obtížně tvarovatelné struktury.
  • Smart Slab (3D tištěné bednění): Smart Slab (chytrá deska), strop vyvinutý na ETH v Curychu a použitý v roce 2018 na DFAB House, je první betonový strop vyrobený s pomocí 3D tištěného bednění. Digitální 3D model této unikátní stropní konstrukce je složen ze 13 milionů plošek. Materiál je rozložen v hierarchickém rastru konstrukce se zakřivenými žebry o výšce mezi 300 až 600 mm, do kterých jsou vloženy kanálky pro dodatečné předpětí kabely. Skořepina mezi žebry dosahuje tloušťky pouhých 15 mm, součástí je i vykonzolování 4,5 m. Finální stropní konstrukce složená z prefabrikátů váží po osazení do finální polohy a předepnutí pouze 15 t, což činí o 70 % méně než u konvenčních betonových desek. Bednění pro výrobu prefabrikátů bylo vyrobeno metodou 3D tisku spojováním pískového lože, poté bylo opatřeno odbedňovacím prostředkem a nakonec na něj byla stříkáním aplikována tenká vrstva vláknobetonu.
  • Meshmould (síťové bednění): Meshmould je další z pokročilých technologií vyvinutá v posledních letech na ETH v Curychu. Umožňuje efektivní výrobu zakřivených betonových stěn vyztužených ocelovou sítí bez nutnosti bednění. Systém je založen na husté 3D síti z ocelových drátů svařovaných v místě budoucí stěny robotickým systémem dle digitálního modelu. Pro účely projektu byl vyvinut speciální mobilní robotický systém In situ Fabricator s integrovaným snímacím a výpočetním systémem, umožňujícím autonomní přesun mezi záběry, lokalizaci koncového zařízení a přizpůsobení výrobních dat podle nepředvídatelného chování materiálu a výrobních tolerancí, vše bez potřeby externích měřicích zařízení. Výsledná ocelová 3D síť je po svaření shora vyplněna betonovou směsí, která díky svému složení s velkými zrny kameniva zůstane zachycena uprostřed husté výztužné sítě, a 3D síť tak zároveň funguje jako bednění. Po naplnění sítě čerstvým betonem je povrch konstrukce s přebývajícím betonem, zabezpečujícím nezbytné krytí výztuže, ručně vyhlazen do finálního tvaru. Zakřivení konstrukce ve dvou směrech zamezuje boulení a zvyšuje tak statickou účinnost stěny, systém přináší značnou úsporu času i prostředků oproti klasickým monolitickým stěnám, které je nutné bednit. Touto technologií byla realizována 12 m dlouhá stěna v objektu DFAB House, jejíž výztužná síť byla vytvořena z více než 20 000 svařovacích uzlů. Celková doba výroby trvala 125 h, během kterých robot osmkrát změnil pracovní pozici.
  • FormAnts (robotické bednění): Zajímavým příspěvkem do diskuse o budoucnosti technologií pro betonové konstrukce je koncept robotického bednění FormAnts, navržený ve školním roce 2017/2018 týmem CTU Rangers. Tento systém robotického bednění, inspirovaný kolonií mravenců, je založen na roji minibotů, kteří jsou navrženi s cílem vytvářet bednicí struktury ze svých modulárních těl a po odbednění se autonomně přesunout na nový pracovní záběr.

3D tisk konstrukcí

Co se týká technologie 3D tisku konstrukcí, umožňující výrobu prefabrikátů i konstrukcí in situ bez bednění, podrobná rešerše stávajících technologií byla popsána autorským kolektivem v článku Přehled dostupných technologií 3D tisku z cementových malt v Betonu TKS 02/2018.

Úspěšná aplikace výše uvedených příkladů technologií na reálných konstrukcích ukazuje, že budoucností betonových konstrukcí jsou plně robotizované technologie, schopné realizovat in situ i formou prefabrikátů topologicky optimalizované konstrukce.

Systém řízení výroby CEMEX

Systém řízení výroby zajišťuje jednotné standardy kvality a kontroly výrobních procesů ve všech betonárnách společnosti CEMEX v České republice. Pro zajištění správného chodu betonáren dodává společnost GAPA cz, a.s. vlastní řídicí systém. Program GVR DISPEČER je určený pro řízení provozu betonárny včetně obsluhy dispečerských funkcí.

Cemex je globální společnost v oblasti stavebních materiálů, která buduje lepší budoucnost prostřednictvím udržitelných produktů a řešení. Cemex se zavázal k dosažení uhlíkové neutrality díky neustálým inovacím a špičkovému výzkumu a vývoji. Cemex nabízí cement, transportbeton, kamenivo a urbanizační řešení na rostoucích trzích po celém světě.

Cemex je přední dodavatel betonu, cementu, kameniva, litých směsí a dalších materiálů pro stavbu. Objevte široké spektrum služeb Cemex - od dopravy a čerpání betonu přes technické poradenství až po laboratorní zkoušky a digitální nástroje. Udržitelný rozvoj od společnosti Cemex. Prohlédněte si tiskové zprávy, novinky nebo si přečtěte o spolupráci Cemexu s předními českými a světovými architekty.

tags: #ridici #systém #pro #výrobu #betonu

Oblíbené příspěvky: