Automatisierte Feinbearbeitung von Betonelementen für die modulare Wiederverwendung

Der Bausektor trägt wesentlich zu den globalen CO‐Emissionen bei, wobei die Zementproduktion eine zentrale Rolle spielt. Die Wiederverwendung bestehender Stahlbetonelementen aus Bestandstragwerken bietet eine nachhaltige Möglichkeit zur Reduktion von Treibhausgasemissionen und des Ressourcenverbrauchs. Dazu bedarf es der Aufbereitung der ausgebauten, gealterten Betonelemente mit individuellen Eigenschaften und Rändern, die eine weitere Nutzung sowie die Verbindung zu neuen modularen Tragstrukturen ermöglicht. Im Fokus steht dabei die Automatisierung der Teilprozesse, um einen serienfertigen und qualitätsgesicherten Gesamtprozess zu ermöglichen. Der Beitrag stellt ein übergreifendes Konzept für eine automatisierte Feinbearbeitung von wiederverwendeten Betonelementen vor. Zunächst werden Anforderungen an die Feinbearbeitung definiert, aus denen ein prozesstechnischer Ansatz für die Aufbereitung der Betonelemente gewonnen wird. Zielparameter für die Wiederverwendung der Module nach der Feinbearbeitung werden aus experimentellen Untersuchungen abgeleitet. In Schnitttests mit variablen Verfahren und Randbedingungen sowie Tragfähigkeitsuntersuchungen zeigt sich, dass das Betonsägen eine präzise Herstellung ebener, tragfähiger Oberflächen erlaubt. Beim Hochdruckwasserstrahlschneiden sinkt die Genauigkeit und damit verbunden die Tragfähigkeit bei Druckkontakt. Diese und zukünftige Ergebnisse werden sukzessive in die simulative Erprobung und werkzeugspezifische Bahnplanung der automatisierten Feinbearbeitung integriert. Zudem ermöglicht die Erweiterung um ein systemspezifisches Datenmodell die angekoppelte Energiebetrachtung und ‐prognose des Gesamtsystems.

The construction sector significantly contributes to global CO emissions, with cement production playing a central role. Reusing existing reinforced concrete elements from existing structures offers a sustainable way to reduce greenhouse gas emission and resource consumption. This requires the processing of deconstructed, aged reinforced concrete elements with individual properties and edges that enable further use and integration into new modular load‐bearing structures. The focus is on automating the individual subprocesses to achieve a standardized and quality‐assured process. This contribution presents a comprehensive concept for the automated fine processing of reused concrete elements. First, requirements for the fine processing are defined, from which a process engineering approach for the preparation of the concrete elements can be derived. Target parameters for the reused modules after fine processing are derived from experimental investigations. Cutting tests with variable processes and boundary conditions and associated load tests show that concrete sawing allows the precise manufacturing of flat surfaces. By contrast, water jet cutting reduces the accuracy and thus the load‐bearing capacity as pressure contact. These and future results will be successively integrated into the simulation‐based testing of processing methods and planning of tool‐specific paths of the automated fine processing. Moreover, extension with a system‐specific data model enables a linked and individualised energy analysis and forecasting of the overall system.