Vibrationstechnik optimiert Produktionsbedingungen im Betonfertigteilwerk

Neben der Betonrezeptur zählt das Verdichten des Betons zu den wichtigsten Einflussfaktoren bei der Herstellung von Betonbauteilen. Bei der Verdichtung mit Vibration werden periodische Schwingungen in den Beton eingeleitet.

Der Beton kann so verdichtet werden und Hohlräume füllen. Lufteinschlüsse können rasch zur Oberfläche steigen und austreten; eine höhere Festigkeit und feinere Oberflächenstruktur sind das Ergebnis.

Das Projekt

In einem europäischen Betonwerk werden seit mehreren Jahrzehnten per Rütteltisch in Schalungsrahmen Fertigteillösungen wie z. B. Zaun-/Lärmschutzelemente hergestellt, die im privaten und industriellen Sektor verwendet werden und an alle unterschiedlichen Bedürfnisse sowie Designvarianten angepasst sind.

Um die wichtigsten Aspekte wie Qualität, Nachhaltigkeit und Langlebigkeit zu erfüllen, zeichnen sich die Betonelemente sowohl durch Robustheit als auch Ästhetik aus, die eine Porenfreiheit impliziert und voraussetzt. Durch das gezielte Austragen der Luftblasen und die gleichmäßige Verteilung der Betonmasse in der Form soll ein durchgängig porenarmes, dichtes Betongefüge erreicht werden, das die Voraussetzung für dauerhaften, einwandfreien Beton ist.

Der Kunde betreibt eine vollautomatische Umlaufanlage, wo Formen mit Beton befüllt und anschließend zum Rütteltisch transportiert werden. Die nächste Station bildet ein Ofen zur Trocknung, bevor die Formen entschalt und verladen werden. Das lange Zeit verwendete System mit nur zwei Vibratoren musste zwischen den Verarbeitungstakten jedes Mal gestoppt werden, was ökonomisch ineffiziente Anlauf- und Auslaufzeiten erforderte.

Die Ausführung

Die kundenseitigen Wünsche und Anforderungen spiegelten sich im Detail in der Übernahme der Maße der verwendeten Formen, der Integration des GyroShake von NetterVibration in bewährte Anlagen und Abläufe im Produktionsprozess und der Abstimmung des Zusammenspiels mit dem vorhandenen Transportsystem wider.

Erfahrene Ingenieure und Techniker von NetterVibration haben in zeitaufwändiger und enger Zusammenarbeit mit dem Kunden eine Schüttelstation der Serie GyroShake an die örtlichen Gegebenheiten und Vorgaben adaptiert und im Spätsommer 2023 vor Ort in Betrieb genommen.

Vorausgegangen waren eine bestehende, erfolgreiche Zusammenarbeit in anderen Produktionsbereichen sowie ein monatelanger Testbetrieb mit einer leihweise dem Unternehmen überlassenen Anlage. Intensive Versuchsreihen wurden fachkundig durch den erfahrenen Außendienst von NetterVibration begleitet. Diverse Rezepturen mussten getestet, angepasst bzw. verfeinert werden, da das System eine flließfähigere Konsistenz erfordert.

Das System

Die Schüttelstation GyroShake besteht aus einem Grundgestell, an dem mittels Pendel-Aufhängung ein freischwingender Rahmen befestigt ist, wodurch dessen definierte, verlustfreie Auslenkung gewährleistet ist und die Energieübertragung optimiert wird. Kompakte Vibrationsantriebe mit großen Unwuchten ermöglichen die Verdichtung hoher Lasten bei besonders schonender Belastung der weiteren Bauteile der Anlage. Deshalb sind vier starke Elektro-Vibratoren am Rahmen definiert angeordnet und können im niederfrequenten Bereich bis 7 Hz geregelt werden.

Die Regelung der Frequenz und Amplitude erfolgt im laufenden Betrieb ohne Inkaufnahme von Umrüstzeiten bzw. ohne Verzögerungen durch Anlauf- und Auslaufzeiten. Die elektrische Steuerung dient der Auswahl der Parameter für die Längs- und Querbewegung (X- bzw. Y-Achse) oder eine zusätzliche kreisförmige Bewegung (Z-Achse).

GyroShake kann in bestehende Paletten-Umlaufanlagen integriert und von deren Leitrechner angesteuert werden. Die Schüttelstation wird auch in anderen Anwendungsbereichen wie z. B. Elementdecken, Garagenböden, Doppelwandelemente oder Eisenbahnschwellen erfolgreich eingesetzt. Die verbesserte Prozesseignung der Lösung, die hohe Verdichtungsleistung für porenfreien Sichtbeton und die sehr geringen Lärmemissionen überzeugten den Kunden und dessen Belegschaft.

Lautstärke-Minimierung und längere Wartungsintervalle

Im gesamten Maschinenbau-Spektrum sorgen insbesondere bei Stahlformen hochfrequente Anregungen und Resonanzen des Materials für teils enorme Lautstärken. Die niederfrequente Arbeitsweise mit größeren Amplituden sorgt beim GyroShake für einen geringen Dauerschallpegel unter 70 dB(A).

Arbeitsschutz und Gesundheitsvorsorge für die in unmittelbarer Umgebung beschäftigten Mitarbeiter spielen seit Jahren eine immer bedeutendere Rolle und Gewichtung in Produktionsbetrieben.

Die niederfrequente Umsetzung der Beton-Verdichtung sorgt gleichermaßen für einen effektiv geringeren Verschleiß der weiteren Bauteile, was folglich die Lebensdauer des kompletten Systems messbar verlängert und Wartungen seltener nötig macht..

Vorteile durch Verklammerung der Formen

Vier hydraulische Zylinder sorgen für das Anheben und Absenken der Tischplatte, die gleichzeitig der Schwingungs- und Pendellagerung dient.

Mittels Verklammerung der Formen auf dem Schütteltisch ist gewährleistet, dass diese sich während des Verdichtens nicht bewegen bzw. verschieben können. Zur Umsetzung dieser zentralen kundenseitigen Anforderung fahren acht hydraulisch betriebene Spannarme im Takt der Verarbeitung aus und fixieren gleichzeitig zwei Formen auf dem Tisch.

Durch Vermeidung des Rutschens der Form wird einerseits die komplette Bewegungsenergie dem Beton zugeführt und andererseits zusätzlich die Lautstärke der Produktion reduziert.