Zwei 3D-Fräsprojekte – betreut von der Makineo Gmbh – boten die Gelegenheit, verschiedene Maschinensteuerungslösungen direkt miteinander zu vergleichen
Zwei 3D-Fräsprojekte wurden von der Makineo GmbH fast gleichzeitig im Sommer und Frühherbst 2022 betreut. Es gab unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeit, verschiedene logistische Abläufe vor Ort und zwei verschiedene Arten der Datenvorbereitung. Auch für erfahrene Experten boten diese Projekte eine Gelegenheit, die Vor- und Nachteile von zwei verschiedenen Maschinensteuerungslösungen für automatisch geführte Straßenfräsen direkt miteinander zu vergleichen.
Fachliche Beratung und Unterstützung
Die Makineo GmbH ist der Partner rund um die digitale Baustelle. Als autorisierter Händler und Service-Partner der Leica Geosystems bietet das deutsche Unternehmen den kompetenten Vertrieb, sowie die fachliche Beratung und Unterstützung rund um die Ansprüche der digitalen Bauprozesse im Hoch- und Tiefbau und agiert dabei als einziger Dienstleister sowohl deutschlandweit als auch international. Schwerpunkt bilden die qualifizierten Lösungen im Bereich der Baumaschinensteuerungen und der Bauvermessung. Marco Michaelis, zuständig für Service und Training, betreute mit seinen Kollegen die beiden 3D-Fräsprojekte.
Worum ging es dabei, und wie unterschieden sich die beiden 3D-Fräsprojekte?
Marco Michaelis: Das erste 3D-Fräsprojekt war die Sanierung der Bundesstraße B293 zwischen Gemmingen und Schwaigern auf neun Kilometern. Dabei wurde der Straßenverkauf planerisch derart verändert, dass dieser den aktuellen Ansprüchen der Fahrdynamik und -physik entspricht. Hierzu gehören Überhöhungen im Kurvenbereich, um die Sicherheit auch bei höheren Geschwindigkeiten zu steigern, und die Schaffung von Gefällen, um Niederschläge schnell ableiten zu können. Für uns hieß das: Das Kopieren der bestehenden Fahrbahnoberfläche war keine Option – eine ideale Anwendung also für das Differentialfräsen.
Wir schlugen dem Kunden für seine beiden Wirtgen W250 Fi Fräsen je eine Leica iCON site Lösung mit GNSS-Positionierung und der Differentialfräs-Applikation vor. Die B293 weist auf diesem Streckenabschnitt viele kurze Kurven auf und ist an den Rändern stark bewachsen, was bei der Verwendung einer tachymetrisch gesteuerten Lösung zu erheblichem Mehraufwand geführt hätte.
Und das zweite Projekt?
Marco Michaelis: Hier war die Aufgabenstellung etwas anders. Es ging um die Sanierung der Autobahn A7, insgesamt eine Fläche von circa 100.000 Quadratmetern. Die Herausforderung lag in der hohen Genauigkeitsanforderung bei sehr unterschiedlichen Frästiefen, an manchen Stellen sollten nur wenige Millimeter abgetragen werden. Aufgrund des schon vorhandenen Festpunktfeldes, des Fahrbahnverlaufs und des beabsichtigten Arbeitsablaufs bot es sich an, hier das 3D-Fräsen mittels tachymetergesteuertem Ansatz durchzuführen.
Zum Einsatz kam die Maschinensteuerung Leica MC1 in Verbindung mit einem Leica TS16. Dieses Setup bietet eine sehr benutzerfreundliche Anwenderoberfläche in Verbindung mit einer sehr genauen Auflösung – auch dort, wo man mit der GNSS-Positionierung an Grenzen stößt, zum Beispiel unter den vorhandenen Brücken.
Für unseren Projektauftraggeber war diese Art des Verfahrens die perfekte Lösung. Die begleitende Vermessung erfolgte durch die Firma Wuttke Ingenieure, deren Aufgabenbereich das Kontrollaufmaß, die Aufstellung der Tachymeter und Qualitätsprüfung als Dienstleistung auf der Baustelle umfasste.
Welche Vorteile bietet das doch relativ neue Differentialfräsen dem Kunden?
Marco Michaelis: Beim konventionellen 3D-Fräsen – egal, ob mit GNSS oder TPS – arbeitet man bekanntlich mit einem Datensatz: dem Oberflächen- oder Straßenmodell, das sich maßgeblich auf die absoluten Höhen der Solloberfläche stützt. Ein Tachymeter bestimmt mittels verfolgtem 360°- Prisma die Position der Maschine, und die Frästrommel wird entsprechend dieser Position auf die hinterlegte Höhe abgesenkt bzw. angehoben. Der Ist-Bestand spielt für die Steuerung keine Rolle.
Für das Differentialfräsen hingegen setzt man auf zwei Modelle: zum einen die Bestandsoberfläche und zum anderen das Sollmodell der Planungsdatendaten. Über den Vergleich aus Soll- und Isthöhen wird ein Differenzmodell erzeugt, dessen Auflösung und Genauigkeit im Wesentlichen von der Qualität des Aufmaßes des Bestandsfläche abhängt. Entscheidend ist nun lediglich die Frästiefe, und nicht mehr die absolute Höhe – ähnlich wie beim Kopierfräsen mit manuell angepasster Frästiefe.
Dieser Wert wird entsprechend der aktuellen Maschinenposition von der Leica iCON site Software – einer einfachen Bedienoberfläche, die der Leica iCON Rover-Stab-Lösung entspricht – direkt auf den Controller der Maschine übertragen. Dieser bringt daraufhin die Frästrommel automatisch auf die richtige Tiefe. Das bisherige Aufsprühen der Werte und die manuelle Eingabe auf dem Controller entfallen, wodurch Fehler minimiert werden können. Der Fahrer muss sich nur noch auf die Fahrtrichtung, die Geschwindigkeit und den Materialtransport konzentrieren. Kontrollmessungen sind nur noch gelegentlich und höchstens zur Überprüfung nötig.
Differentialfräsen mit Leica iCON site bedeutet also Zeitersparnis und höhere Effizienz. Und das mit nur sehr wenigen zusätzlichen Komponenten, die einfach installiert werden können. Um die Vorteile des Differentialfräsens voll nutzen zu können und Beschädigungen des Fahrbahn-Unterbaus zu vermeiden, ist neben einer guten GNSS-Signalabdeckung auch die Qualität des Bestandsaufmaßes entscheidend, und nicht zuletzt, dass auch der vorhandene Aufbau der bestehenden Straße berücksichtigt wird.
Was ist denn nach diesem direkten Vergleich euer Fazit? Welche Lösung empfiehlt Makineo?
Marco Michaelis: Für uns war es sehr spannend, die beiden 3D-Fräsprojekte fast zeitgleich zu betreuen und beide Anwendungen im direkten Vergleich zu sehen – für uns selbst und auch mit unseren Kunden. Wenn du eine absolute Antwort erwartet hast, muss ich dich leider enttäuschen: Es hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche 3D-Fräslösung für den Kunden die Richtige ist.
Das Wissen rund um den Baustellenablauf, der geplante Maschineneinsatz, die Genauigkeitsanforderungen und vermessungstechnische Aspekte entscheiden letztendlich, welche Steuerung mit welchen Komponenten (TPS oder GNSS) zum Einsatz kommt. Um die für den Kunden effizienteste Lösung zu finden und letztendlich auch einzusetzen, gehört eine qualifizierte Beratung ebenso zu solch einem Projekt wie auch die anschließende Betreuung. Beides bieten wir.
Wie fügen sich die Lösungen in die digitale Baustelle ein?
Marco Michaelis: Vergleicht man den digitalen Ansatz mit der konventionellen Methode, so lassen sich mit Maschinensteuerungen – auch wenn wie in diesem Fall lediglich teilautomatisiert – viele manuelle Arbeiten reduzieren bzw. sind gar nicht mehr notwendig, zum Beispiel das aufwendige Aufsprühen von Messwerten oder Spannen von Leitdrähten. Auf Planungsänderungen und/oder Anpassungen kann sofort reagiert werden, im Fall der Fälle werden die neuen Planungsdaten direkt aus dem Büro auf die Maschine übertragen. Letztendlich wird die Genauigkeit und Flexibilität erhöht, da die Steuerungsdaten nicht nur punktuell, sondern über die gesamte Planungsfläche verfügbar sind.
Die Steuerungssysteme sind mittlerweile so bedienerfreundlich, dass die Maschinenführer diese nach einer kurzen Betreuungsphase selbstständig nutzen können und der Auftragnehmer den Anforderungen der digitalen Baustelle gerecht wird.
Wir kennen die Maschinensteuerungen unseres Partners Leica Geosystems aus vielen selbst begleiteten Projekten. Diese Erfahrungen geben wir gern weiter, denn nur so fühlen sich unsere Kunden professionell betreut und profitieren innerhalb kürzester Zeit von unseren Lösungen und Dienstleistungen.
