Maßhaltige Betonfertigteile dank 3-D Laser-Scanner

Bauen mit Betonfertigteilen liegt im Trend. Im Vergleich zur konventionellen Ortbetonbauweise lassen sich in der Regel Bauabläufe auf diese Art deutlich verkürzen. Große Bedeutung kommt hierbei der Maßhaltigkeit der Bauteile zu. Diese müssen hundertprozentig zusammenpassen, um einen reibungslosen Einbau zu gewährleisten. Hersteller sind daher bemüht, in allen Phasen der Produktion, durch genaues Messen die geforderte Maßhaltigkeit zu erreichen. Was bei kleineren und einfacher konstruierten Fertigteilen noch einfach mittels Maßband oder Zollstock machbar ist, stellt die Hersteller jedoch bei großdimensionierten oder komplexen Bauteilen immer wieder vor Schwierigkeiten. Um eine größtmögliche Maßhaltigkeit bei seinen Betonfertigteilen zu erreichen, setzt das Unternehmen Kleihues Betonbauteile aus Emsbüren im Zuge der internen Produktions- und Bauteileüberwachung auf ein hochmodernes, laut Herstellerangabe in der Branche bisher einzigartiges neues Vermessungsverfahren.

„Zum Nachweis der Passgenauigkeit unserer Bauteile sind wir bisher nicht darum herum gekommen, die Fertigteile mit einem sehr aufwändigen Verfahren zu vermessen“, erklärt Tobias Janning, Projektleiter der Kleihues Betonbauteile GmbH & Co. KG. „Unbefriedigend ist die Situation insbesondere bei komplexeren Bauteilen in übergroßen Dimensionen. Ein Fertigteil, das zum Beispiel 4,8 m in der Breite und 8,5 m in der Länge misst, mit einem Einzelteilgewicht von bis zu 51 t ist nicht gerade leicht zu händeln. Länge, Breite und Höhe lassen sich hier vielleicht noch mit einem Maßband erfassen. Sämtliche Ausstülpungen oder Verwindungen im Bauteil können wir aber auf herkömmlichem Wege kaum oder wenn überhaupt nur annäherungsweise messen. Hier lag bisher ein eindeutiger Schwachpunkt in unserer Qualitätssicherung. Auch eine Protokollierung derartiger Messungen war sehr aufwändig“, so Janning.

Sphärischer Raumscanner der Faro Europe GmbH

Um künftig den neuen Ansprüchen gerecht werden zu können, setzt die Firma Kleihues seit Mitte 2020 bei der Vermessung komplexer Einzelbauteile, die eine besonders hohe maßliche Formtreue an den finalen Verbau stellen, auf einen sphärischen Raumscanner des Herstellers mobiler Messsysteme Faro Europe GmbH. Dipl.-Ing. Peter Hinze – Senior Account Manager bei Faro erklärt das System: „Der Raumscanner scannt bis zu 70 m lange Bauteile mit einer Messgenauigkeit von bis zu 2 mm. Um das gesamte Bauteil zu vermessen, wird von mehreren Messpunkten rund um das Fertigteil ein Laser auf das Objekt ausgesendet. Trifft dieser Laser auf das Objekt, so wird ein Lichtpunkt erzeugt. Anhand der Laufzeit des Lasers wird die Entfernung bestimmt. Als Hilfsmittel werden hierfür am Messobjekt weiße Kugeln mit einem Durchmesser von 14 cm positioniert, die vom Laser erfasst werden. Nach dem Scanvorgang werden über die Software PolyWorks|Inspector die einzelnen Messungen zusammengeführt und in einem 3-D-Modell bildlich dargestellt. Verdeckte Kanten, Winkel, Punktabstände, Wandstärken oder Verwölbungen von Objekten können damit sehr detailliert erfasst werden“, so Hinze.

Soll- und Ist-Vergleiche

„Der entscheidende Vorteil dieses Messverfahrens besteht für uns darin, dass wir während des gesamten Produktionsprozesses sehr flexibel Soll- und Ist-Vergleiche durchführen können“, erklärt Dipl.-Ing. Paul-Martin Großkopff, Geschäftsführer der Kleihues Betonbauteile GmbH & Co. KG. „Mit Hilfe der Software legen wir unser ursprüngliches CAD-Modell als Soll-Geometrie über das gemessene 3-D-Modell und sind dann unmittelbar in der Lage, eventuelle Abweichungen zu analysieren und gegenzusteuern. Wir bemerken durch die Messung zum Beispiel sehr früh, wenn sich innerhalb unserer Serienfertigung die Schalung vergrößert und können entsprechend korrigieren. Darüber hinaus bietet uns die neue Messtechnik die Möglichkeit, Wiederholungsmessungen mit immer den gleichen Messparametern die im Vorfeld für das zu messende Bauvorhaben bestimmt werden, zu definieren. Dies vereinfacht den Messvorgang und vermindert Fehlerquellen. Diese Vorteile wirken sich unmittelbar auf die Maßhaltigkeit der Bauteile und damit deren gesamten Produktqualität aus. Kommt es dennoch zu einer Reklamation, so sind wir immer in der Lage anhand des 3-D-Modells zu prüfen, ob diese berechtigt ist und wo möglicherweise deren Ursache liegt“, so Großkopff.

Dass dieses System funktioniert, beweisen bereits abgeschlossene Bauvorhaben, für deren Bauteile der neue 3-D Laser-Scanner zum Einsatz kam. „Besonders begeistert waren unsere Kunden vor allem von den Visualisierungsmöglichkeiten, die uns die PolWorks-Software ermöglicht“, erläutert Großkopff. „Auf den Grafiken, die wir den Kunden liefern, ist haargenau zu erkennen, an welchen Stellen des Fertigteils Toleranzen bestehen – so kann auch noch bei der Montage der Bauteile korrigierend eingegriffen werden.“