Job Report Kaltfräsen. Perfekte Ebenheit: W 2200 mit 3D-Steuerung

Transkript

1 Job Report Kaltfräsen Perfekte Ebenheit: W 2200 mit 3D-Steuerung

2 Wirtgen Kaltfräsen: Perfekte Ebenheit für die Fahrzeugentwicklung: Zwei W 2200 fräsen m² mit 3D-Steuerung Elch-Test, Bremsversuche, extreme Fahrsituationen dies und mehr testen die Automobilhersteller auf großen Dynamikflächen. Solche Areale müssen zur korrekten Bewertung der Versuchsergebnisse ein definiertes Profil aufweisen. VW verfügt in der Nähe von Wolfsburg über ein m² großes Versuchsgelände, auf dem die Deckschicht nicht mehr den hohen Anforderungen genügte. Zur Sanierung frästen zwei Wirtgen-Hochleistungsfräsen vom Typ W 2200, ausgestattet mit einer 3D-Steuerung, die Deck- und Binderschicht in zwei Übergängen ab. Dabei schufen sie eine Fläche mit neuer, definierter Lage und damit optimale Voraussetzungen für den Einbau einer neuen Asphaltdecke. Gelände mit 3D-Steuerung neu gestalten Die Fräsaufgabe war eine typische Anwendung der 3D-Steuerung, denn die vorhandene Fläche wich in allen drei Raumrichtungen von der Sollebene ab. Eine Sanierung mit gleichzeitiger Neuprofilierung war einzig durch die 3D-Steuerung möglich. Sie arbeitet unabhängig von Referenzen am Boden und verwendet statt dessen ein digitales Geländemodell als Vorgabe für die Frästiefe. So lassen sich Flächen komplett neu definieren und erzeugen, und zwar unabhängig von der existierenden Lage und Neigung. Die Wirtgen-Fräse mit 3D-Steuerung liefert die gewünschte Präzision im Millimeterbereich. Auf dem Testgelände bei Wolfsburg war die Anforderung immens hoch: Die Lage der gefrästen Fläche durfte maximal ± 2 mm von der Sollhöhe abweichen. Den Zuschlag zur Ausführung des anspruchsvollen Auftrags bekam die SAT Straßensanierung GmbH. Für den Einsatz in Wolfsburg haben wir zwei unserer Kaltfräsen W 2200, die sonst meistens mit Seilzugsensor oder Ultraschallsensor arbeiten, auf die 3D-Steuerung umgerüstet, erklärt Bauleiterin Aleksandra Rompa die Vorbereitungen an der Maschine. Das ist möglich, weil die Hard- und Software der Nivelliersysteme von Wirtgen standardmäßig für die 3D-Systeme der gängigen Hersteller vorgerüstet ist. Die m² große Fläche wurde auf Wunsch des Auftraggebers in 2 Übergängen gefräst. Dazu nutzte SAT Standard-Fräswalzen von Wirtgen mit 15 mm Linienabstand. Nach insgesamt 7 Wochen hatten die beiden Wirtgen- Großfräsen der Fläche ein neues Profil verliehen.

3 Erfolgsfaktor W 2200 Trotz der relativ geringen Frästiefe sprachen bei diesem Großprojekt gleich mehrere Gründe für den Einsatz der W In technischer Hinsicht überzeugt sie durch das hohe Maschinengewicht. Dadurch bringt sie eine besonders große Laufruhe mit und sorgt für wenig Vibrationen am Prisma. Dies ist beim Fräsen mit der 3D-Steuerung wichtig, da die Position des Prismas essentiell für ein korrektes Messergebnis und die Qualität der Arbeiten ist. Die W 2200 war aber auch aus Gründen der Wirtschaftlichkeit erste Wahl. Hier machte sich vor allem die Fräsbreite von 2,20 m bezahlt: Sie minimiert den Zeitbedarf t Beim Einmessen der Kontrollpunkte steht Bauleiterin Rompa von SAT per Funk in Kontakt mit einem Vermesser am Tachymeter. Der Tachymeter wird einmal auf das Prisma ausgerichtet. Den Rest erledigt das System vollautomatisch. 2 // 3

4 Bei der Wiederherstellung der Ebenheit auf dem VW-Testgelände hatte SAT sich unter anderem für die W 2200 von Wirtgen entschieden, weil die große Fräsbreite von 2,20 m und die hohe Motorleistung eine sehr schnelle Projektabwicklung ermöglichen. Außerdem sind diese Hochleistungsfräsen gerade bei Großprojekten besonders wirtschaftlich. für Rückwärtsfahrten und trägt zur schnellen Abwicklung bei. Weiterer Pluspunkt ist die Fräsgeschwindigkeit in Kombination mit der erzielten Qualität. Die Hochleistungsfräse entfernte den Belag mit einer Geschwindigkeit von ca. 7 m/min bei 5 bzw. 7 cm Frästiefe. Keine Frage eine W 2200 kann bei diesen Arbeitstiefen natürlich wesentlich schneller fräsen. Der gewählte Vorschub erwies sich aber als optimal, um konstant zu fräsen und gleichzeitig die enorm hohe Präzision zu erreichen. Insgesamt ergab sich unter Berücksichtigung der hohen Qualitätsanforderungen eine kurze Projektlaufzeit. Passende Schneidtechnologie an Bord Für den Einsatz auf dem VW-Gelände waren die beiden W 2200 ausgestattet mit der Standard-Fräswalze mit 15 mm Linienabstand, Wechselhaltern HT 11 und Meißeln W8 EHR. Das Wechselhaltersystem HT 11 ermöglicht ein optimales Drehverhalten der Meißel und bewirkt einen geringen und gleichmäßigen Meißelverschleiß. Außerdem erzielt man dank der zahlreichen Vorteile der Gesamtkonstruktion der Wirtgen-Fräswalzen in Kombination mit HT 11 ein kontinuierlich gutes Fräsbild, selbst nach unzähligen Betriebsstunden. Bei den verwendeten Meißeln W8 EHR sind es vor allem die hochwertigen, verschleißfesten Materialien und eine weiter verbesserte Bauform, die den Verschleiß minimieren und damit Bestmarken in puncto Wirtschaftlichkeit setzen. Die neue, spezielle Beschichtung der Spannhülse ermöglicht darüber hinaus eine extrem einfache Montage und Demontage der Meißel. Das bringt kurze Stillstandszeiten beim Meißelwechsel und damit steigende Produktivität.

5 m² in nur sieben Wochen Der Asphalt auf der m² großen Fläche wurde auf Wunsch des Auftraggebers in 2 Lagen entfernt. Faktisch mussten die beiden Hochleistungsfräsen also m² bearbeiten. Es sollte sichergestellt werden, dass nach dem ersten Übergang bereits eine perfekt ebene Fläche entsteht, die beim zweiten Übergang nur noch um einen konstanten Betrag abgefräst wird. Selbstverständlich wurden beide Arbeitsschritte mit der 3D-Nivellierung ausgeführt. Für diesen Auftrag waren die zwei Hochleistungsfräsen insgesamt 7 Wochen im Einsatz. Holger Oldach, Leiter der Frässparte bei SAT in Hamburg, ist mit dem Projektverlauf und dem Ergebnis sehr zufrieden: Die beiden W 2200 leisteten hervorragende Arbeit. Sie haben mit der 3D-Steuerung ein neues Profil nach den Vorgaben des digitalen Geländemodells hergestellt. Diese Technologie ist grundsätzlich nicht komplizierter als andere Nivelliermethoden. Aber Know-how und Erfahrungen rund um das Thema Vermessung sind wichtig, um solche anspruchsvollen Aufgaben zu lösen. Die neue, gefräste Fläche entspricht exakt der vom Auftraggeber gewünschten Lage im Raum. Die hohe Ebenheit ermöglichte zudem den Asphalteinbau mit gleichmäßiger Schichtstärke und bringt dadurch ein großes Potenzial für Materialeinsparungen mit sich. 4 // 5

6 So funktioniert die 3D-Steuerung Aufbau des Systems Die Wirtgen-3D-Steuerung besteht aus vier Hauptkomponenten: einem Prisma an der Kaltfräse, einer Totalstation, die das Prisma automatisch verfolgt, einer Funkverbindung zwischen Totalstation und Kaltfräse und einem Systemcomputer auf der Maschine. Dieses Verfahren eignet sich besonders für das Abfräsen großer Flächen, die ein neues Profil erhalten sollen, z. B. auf Flughäfen oder Sonder flächen wie hier beschrieben. Man kann diese Technologie aber auch nutzen, um komplizierte Profile auf anderen Verkehrsflächen sehr präzise abzubilden. Unkomplizierte Vorbereitung Um die Kaltfräse startklar zu machen, wird ein Prisma auf einem Mast an der Maschine montiert. Weiterhin wird der Systemcomputer der 3D-Steuerung mit Bedienpanel an die Wirtgen-Nivellierautomatik angeschlossen und mit einem Funkgerät verbunden. Der Anschluss der Module erfolgt schnell und einfach über Stecker. Außerdem muss vor Beginn der Fräsarbeiten das Sollprofil der fertig gefrästen Fläche definiert sein. Planer oder Vermesser ermitteln diese Daten und spielen sie auf den Systemcomputer der 3D-Steuerung. Präzisionsfräsen mit automatischer Zielerkennung Während des Fräsens wird das Prisma von einer Totalstation mit automatischer Zielerkennung, einem Tachymeter, verfolgt. Die Höhe des Prismas dient als Referenz für die Sollhöhe der gefrästen Fläche. Verändert die Fräse ihre Position, verfolgt die Totalstation automatisch das Prisma und ermittelt kontinuierlich dessen Lage im Raum. Diese Information geht vom Tachymeter per Funk an den Systemcomputer auf der Maschine. Sollte die gemessene Höhe von der Sollhöhe abweichen, leitet der Systemcomputer diese Information an die Maschinensteuerung weiter. Die Kaltfräse reagiert darauf sofort mit einer Korrektur der Frästiefe. Die kontinuierliche Messung und Funkübertragung sorgen für eine Reaktionszeit im Bereich von Millisekunden. t Genau über dem tiefsten Punkt der Fräswalze befindet sich der Mast mit dem Prisma. Am Dach über dem Fahrerstand sind die beiden Funkgeräte zu erkennen, die mit dem Systemcomputer verbunden sind.

7 In jeder Hinsicht kostengünstig Das 3D-Verfahren überzeugt auch im Hinblick auf die Kosten. Die einmal ermittelten Daten der Vermesser können genutzt werden, um im nächsten Schritt mit leitdrahtloser Steuerung die Fahrbahndecke einzubauen. Zudem sind die vorbereitenden Arbeiten wesentlich kostengünstiger als das Setzen von Leitdrähten. Auch bei der Qualitätskontrolle intern und gegenüber den Auftraggebern zeigen sich Vorteile, denn die Projektdaten werden im Systemcomputer gespeichert und können als Protokoll der Arbeiten dienen. t Der Systemcomputer auf dem Fahrerstand der Maschine zeigt die Soll- und Istwerte an. Das System entlastet den Fräsenfahrer, der nun nicht mehr auf die Frästiefe achten muss. Erfolgreiche Qualitätskontrolle: Messungen mit einer zusätzlichen Totalstation und einem Prisma, das auf die gefräste Fläche hinter der Maschine referenziert, zeigten, dass das System die geforderte Genauigkeit liefert. Kontrollmessungen der Auftraggeber bestätigten ebenfalls die korrekte Lage der Fräsfläche im gewünschten Toleranzbereich. 6 // 7

8 Abbildungen sind unverbindlich und können Sonderausstattungen enthalten. Technische Änderungen bleiben vorbehalten. Leistungsdaten sind abhängig von den Einsatzbedingungen. Nr DT-06/09 by Wirtgen GmbH 2009 Printed in Germany Wirtgen GmbH Reinhard-Wirtgen-Straße Windhagen Deutschland Tel.: / Fax: / Internet: info@wirtgen.de