Technik

Die Fehlerquelle beim Einlegen der Teile auf dem Schalungstisch scheidet aus

LAP-Laserprojektoren für höhere Genauigkeit im Betonwerk

Bei der Herstellung von Betonfertigteilen steigen die Anforderungen beständig: Wände und Decken werden komplexer, Lieferzeiten kürzer, Änderungen in letzter Minute häufiger. Die Kunden der Fertigteilwerke erwarten mit Recht, dass die Qualität und Maßhaltigkeit dennoch gehalten werden. Im Betonwerk Bürkle vereinfachen Laserprojektoren viele Arbeitsabläufe beim manuellen Platzieren von Schalungselementen und Einbauteilen auf den Umlaufpaletten. Sie erzeugen „optische Schablonen“ auf der Arbeitsfläche, die das schnelle und exakte Positionieren der Teile ermöglichen und die Maßhaltigkeit der fertigen Elemente sichern.

Beim manuellen Bestücken von Umlaufpaletten für Betonfertigteile ist das exakte Positionieren von ausschlaggebender Bedeutung. Die Positionen von Einbauteilen – beispielsweise Elektrodosen oder Schraubhülsen – sowie von Aussparungen für Türen und Fenster müssen exakt markiert werden, um die Maßhaltigkeit der fertigen Elemente sicherzustellen. Doch das manuelle Einmessen und Markieren der Geometrien ist aufwändig und fehlerträchtig – besonders bei komplexen Konturen. Das Betonwerk Bürkle im badischen Sasbach zählt bereits zu den modernsten Fertigteilwerken in Europa.

Die meisten Abläufe sind integriert, Umlauf- und Belegungsteuerung sowie die Disposition sind automatisch über ein Rechnersystem miteinander verknüpft und kommunizieren miteinander. Mit 75 Umlaufpaletten erzielt das Werk einen Takt von im Mittel zehn Minuten.

An der ersten Belegungsstation ist der Projektor in etwa neun Meter Höhe über der Kranbahn montiert.
An der ersten Belegungsstation ist der Projektor in etwa neun Meter Höhe über der Kranbahn montiert.

Licht ersetzt Mechanik

Das manuelle Bestücken der Paletten war immer noch eine Fehlerquelle. Das manuelle Einmessen hatte Bürkle bereits vor mehreren Jahren durch einen mechanischen Plotter ersetzt. Er war am Schalungsroboter angebracht, hatte jedoch gravierende Nachteile. Allein wegen der Breite des Sprühstrahls war eine Genauigkeit von ein bis zwei Millimetern nur schwer realisierbar. Zudem beanspruchte das Plotten die Zeit des Schalungsroboters und verringerte so den Durchsatz dieser Engpassmaschine. Außerdem verursachte er aufgrund der mechanisch hoch beanspruchten Teile hohe Betriebs- und Wartungskosten.  Probleme bereitete auch die Farbe: War sie zu sehr verdünnt, haftete sie nicht auf der Palette. War sie zu dick, zeichnete der Plotter zu breite Linien und es konnte nicht millimetergenau positioniert werden. Hinzu kam, dass die Düse von Zeit zu Zeit verstopfte. Dies brachte das Risiko mit sich, dass Teile nicht eingebaut wurden, weil die entsprechende Stelle nicht markiert war. Ein weiterer Nachteil war, dass die Farbe von der Palette abgewischt werden musste, bevor der Kleber für die Einbauteile aufgetragen werden konnte. Das nachträgliche Prüfen der richtigen Position war also nicht mehr möglich. Bürkle suchte also nach einer Lösung, die das genaue und vollständige Belegen der Umlaufpalette sicherstellte.

Eine deutlich sichtbare Laserlinie markiert die Sollposition millimetergenau und erleichtert das exakte Arbeiten.
Eine deutlich sichtbare Laserlinie markiert die Sollposition millimetergenau und erleichtert das exakte Arbeiten.

Präzise und vollständig

Hier boten die neuen Laserprojektoren CAD-PRO 2D von LAP eine willkommene Alternative: Sie projizieren die Konturen aller Einbauteile millimetergenau und „mit Lichtgeschwindigkeit“ auf den Schalungstisch. Sie sind nahezu wartungsfrei und „vergessen“ keine Teile. Außerdem beanspruchen sie nicht die Zeit des Schalungsroboters. Bürkle installierte drei Laserprojektoren von LAP an zwei Stationen im Umlauf: einen an der Belegungsstation unmittelbar hinter dem Schalungsroboter und zwei an der Belegungsstation, an der Einbauteile für komplexe Wandelemente eingelegt werden. Diese Station wurde eingerichtet, um den Mitarbeitern mehr Zeit zu geben, komplexe Wandelemente zu bestücken und dennoch den Takt von etwa zehn Minuten zu halten. Zu Beginn des Umlaufs setzt der Schalungsroboter automatisch die Magnete und die Absteller.

Danach werden die Paletten an die erste Belegungsstation transportiert. Hier stellt der Laserprojektor, der unter dem Hallendach in etwa neun Meter Höhe oberhalb der Kranbahn montiert ist, alle Einbauteile dar. Dies sind beispielsweise die Positionen der Absteller und der Aussparungen für Türen und Fenster, die Lage der Einbaudosen und der Elektroverrohrung sowie die Position aller Bewehrungselemente und der der Abhebeanker. Bei Doppelwänden kann man bereits hier die zweite Schale projizieren, um zu prüfen, ob beide Schalen bei der Hochzeit übereinander passen werden. Außerdem kann – ebenfalls zu Prüfzwecken – die gesamte Bewehrung projiziert werden. So können die Werker sehr früh erkennen, ob Einbauteile und Bewehrung passen. Der Arbeitsablauf gestaltet sich sehr einfach. Sobald die Umlaufpalette am Schalplatz eingetroffen ist, wird ihre korrekte Lage mit Hilfe von Referenzpunkten (Targets) geprüft. Ist die Lage der Palette ermittelt, stellen die Projektoren die Konturen der Aussparungen und Einbauteile als deutlich sichtbare Laserlinien auf der Arbeitsfläche dar. Die Werker brauchen die Teile lediglich an den markierten Positionen aufzulegen. Die Software berücksichtigt, dass Einbauteile unterschiedlich hoch sein können, und projiziert die Umrisse so, dass sie passgenau auf der Oberseite der Elemente zu sehen sind. An der zweiten Station beträgt die Hallenhöhe lediglich etwa fünf Meter. Hier werden zwei Projektoren verwendet, deren Bilder einander überlappen. Die Software berücksichtigt das und projiziert ein geschlossenes Bild.

Die Software kompensiert die unterschiedliche Höhe von Einbauteilen.
Die Software kompensiert die unterschiedliche Höhe von Einbauteilen.

Die Erfahrungen: Zeit gespart, Qualität gesichert

Die Bilanz nach mittlerweile zweijährigem Betrieb ist überaus positiv. Die beiden übergeordneten Ziele, Zeit zu sparen und die Qualität zu sichern, wurden ohne Abstriche erreicht. Allein der Zeitgewinn des Schalungsroboters, der jetzt nicht mehr zu plotten braucht, stellt sicher, dass Bürkle die Taktzeit von im Mittel zehn Minuten auch bei komplexer werdenden Elementen sicher einhalten kann. Hinzu kommt die Genauigkeit: Die Laserprojektoren arbeiten millimetergenau, alle Teile sind präzise positioniert. Bevor die Palette die Belegungsstation verlässt, genügt ein kurzer Blick auf die fertig bestückte Palette, um zu prüfen, ob alle Teile vollständig vorhanden sind und ob sie sich an der richtigen Position befinden.

Das Fazit ist überzeugend: Das Einlegen ist als Fehlerquelle ausgeschieden. Es gibt nahezu keine Reklamationen mehr wegen fehlender oder falsch positionierter Einbauteile. Der Plotter am Schalungsroboter ist seit Monaten demontiert. Ein weiterer Vorteil der Projektoren ist die Einfachheit der Arbeitsabläufe: Das manuelle Einmessen mit all seinen Fehlerquellen entfällt, die Mitarbeiter brauchen noch nicht einmal Pläne zu lesen. Sie legen die Teile lediglich dort ein, wo der Laser es zeigt. Die Mitarbeiter haben das neue System unmittelbar nach der Inbetriebnahme akzeptiert, denn es macht ihre Arbeit einfacher und weniger fehlerträchtig. Auch nachdem das Fertigteil das Werk bereits verlassen hat, bringen die Projektoren Nutzen. Wenn es zu Unstimmigkeiten kommt – zum Beispiel weil eine nicht aktuelle Zeichnungsvariante verwendet wurde – kann man alle Bilder jederzeit erneut projizieren und so feststellen, was die Ursache für eine Reklamation war. In der weitaus überwiegenden Mehrzahl der Fälle behielt der Laser Recht.

An der zweiten Belegungsstation arbeiten zwei Projektoren überlappend.
An der zweiten Belegungsstation arbeiten zwei Projektoren überlappend.

Das Funktionsprinzip

Um eine Kontur auf einer Fläche darzustellen, lenken zwei drehbare, elektrisch angetriebene Galvanometerspiegel einen Laserstrahl ab. Der Laserpunkt bewegt sich mit so hoher Geschwindigkeit auf der Arbeitsfläche, dass der Eindruck eines stehenden Bildes entsteht. Der zu projizierende Umriss wird dem System aus der Konstruktion über den Belegungsrechner in Form von CAD-Daten übermittelt. Ein digitaler Signalprozessor erzeugt daraus die Steuersignale für die Galvanometerspiegel. Ein Projektions-Arbeitsplatz umfasst im Wesentlichen die Projektoren und einen PC mit der Projektionssoftware. Die Ausgangsleistung des Lasers liegt bei lediglich fünf mW, die Systeme sind in die Laserklasse 2M eingeordnet. Das bedeutet für die Anwender, dass der Laserbereich lediglich mit einem Warnschild zu kennzeichnen ist. Er braucht nicht abgegrenzt zu werden, Schutzbrillen sind nicht erforderlich, der Betreiber braucht keinen Laserschutzbeauftragten zu benennen. Nach der Installation wird einmalig eine manuelle Grundkalibrierung des Systems mit mindestens vier festen Referenzpunkten (Targets) ausgeführt. Im Alltagsbetrieb wird die Kalibrierung automatisch überprüft, mindestens einmal am Tag.

Der schwimmende Keller im Betonwerk Bürkle.
Der schwimmende Keller im Betonwerk Bürkle.

Zusammenfassung

Beim Bestücken von Umlaufpaletten für Betonfertigteile ersetzen Laserprojektoren zunehmend die bisher verwendeten mechanischen Plotter. Sie projizieren die Konturen von Aussparungen, Einbauteilen und Bewehrungselementen als Laserlinien millimetergenau auf den Schalungstisch. Sie stellen sicher, dass die Einbauteile schnell, präzise und vollständig auf den Paletten positioniert werden. Im Betonwerk Bürkle ist das Einlegen der Teile als Fehlerquelle ausgeschieden.

Über Bürkle

Die Bürkle Gruppe im nordbadischen Sasbach, Deutschland, baut bundesweit sowie im europäischen Ausland individuell geplante Kellergeschosse in modernster Fertigteil-Bauweise. Auch großformatige Qualitätsteile produziert Bürkle im eigenen Fertigteilwerk, einer der modernsten und leistungsfähigsten Anlagen in ganz Europa. Zu den Kunden zählen private Bauherren ebenso wie große Fertighaus-Hersteller, mittelständische Zimmereien oder Auftraggeber der öffentlichen Hand. Der badische Standort ist kein Zufall: In der Rheinebene schwankt der Grundwasserspiegel häufig, daher liegt ein Schwerpunkt auf sicheren Fertigkellern. Um zu demonstrieren, dass Keller von Bürkle dicht sind, hat das Unternehmen den „Koloss von Sasbach“ gebaut, einen 100 Tonnen schweren Original Bürkle-Keller, der wie ein Schiff im eigens angelegten Freiluftbecken mit einem Fassungsvermögen von 600 Kubikmetern schwimmt und 1,60 Meter in das Wasserbecken ein taucht. Eine Treppe führt tief hinunter in den Bauch des Giganten. Nach dem Besuch bleibt eine sinnliche Erfahrung: Was schwimmt, ist dicht! Gegründet 1957, beschäftigt das von Dipl.-Ing. Johannes Bürkle in der zweiten Generation geleitete Werk heute 85 Mitarbeiter, die pro Tag bis zu 2.000 Quadratmeter Doppel-, Massiv- und Elementwände herstellen.

Über LAP

Seit 1984 liefert LAP Laser-basierte Systeme für die hochpräzise Projektion von Konturen in Industrie und Medizin sowie zur berührungsfreien Messung geometrischer Größen wie Position, Breite, Dicke, Länge und Durchmesser von Produkten in der industriellen Produktion. Systeme von LAP zeichnen sich durch höchste Genauigkeit unter härtesten Bedingungen aus. Hunderte Systeme bewähren sich jeden Tag unter schwierigsten Umgebungsbedingungen. Zu den Kunden des Unternehmens, das heute mehr als 100 Mitarbeiter beschäftigt, zählen Airbus, Boeing, Philips, Siemens, BMW und ThyssenKrupp Stahl. Vom Firmensitz in Lüneburg aus sowie über ein internationales Netzwerk von Niederlassungen und technischen Handelsvertretungen betreuen die Mitarbeiter von LAP Kunden in aller Welt.

 
Weitere Informationen

Betonwerk Bürkle GmbH & Co.KG
Heideweg 8, Industriegebiet West
77880 Sasbach, Deutschland

T +49 7841 68020 . F +49 7841 680238

info@buerkle-betonwerk.de . www.buerkle-betonwerk.de

LAP GmbH
Laser Applikationen
Zeppelinstraße 23
21337 Lüneburg, Deutschland

T +49 4131 951195 . F +49 4131 951196

info@lap-laser.com  . www.lap-laser.com