Schneller bauen mit effizienterem Werkstofftransport
Ohne Betonpumpen würde auf Baustellen weitgehender Stillstand herrschen, bringen die Maschinen den Werkstoff doch dorthin, wo er benötigt wird. Jüngste Entwicklungen setzen dabei neue Standards für Effizienz, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit.
Beton ist auf modernen Baustellen ein nahezu unverzichtbarer Werkstoff, dementsprechend wichtig sind somit auch Betonpumpen. Wenig Wunder also, dass die Pumpen heute eine entscheidende Rolle bei der Umsetzung komplexer Bauprojekte einnehmen. In den letzten Jahren hat sich die Technologie über ihre klassischen Funktionen hinaus weiterentwickelt, angetrieben von Digitalisierung, Nachhaltigkeit und Automatisierung bilden die Maschinen mittlerweile die Basis für die Zukunft des Bauens.
Nachhaltige Technologien sind in der Baubranche mittlerweile allgegenwärtig, Betonpumpen mit alternativen Antrieben, wie Elektromotoren oder Hybridtechnologien, machen dabei wenig überraschend keine Ausnahme. Denn elektrisch betriebene Betonpumpen bieten zahlreiche Vorteile. Sie sind leiser, emissionsfrei und erfordern weniger Wartung als dieselbetriebene Modelle. Hybridbetonpumpen kombinieren wiederum die Vorteile von Elektro- und Dieselmotoren. Auf großen Baustellen, wo Stromanschlüsse möglicherweise nicht durchgängig verfügbar sind, können diese Maschinen flexibel eingesetzt werden.
Ein weiterer Trend geht in Richtung Betonpumpen mit Wasserstoffantrieb. Erste Prototypen sind hier bereits im Testbetrieb und könnten in wenigen Jahren marktreif sein. Diese Technologie bietet eine Reichweite und Leistung, die mit Dieselmotoren vergleichbar ist, jedoch ohne CO2-Emissionen.
Gebäude einfach „drucken“
Im Aufwind ist indes auch der 3D-Druck, in diesem Zusammenhang auf den Druck eines kompletten Gebäudes bezogen. So hat beispielsweise die Firma Putzmeister in einem gemeinsamen Projekt mit den Unternehmen Schwenk und Rupp Gruppe ein Gebäude im bayrischen Remmeltshofen komplett mit dem mobilen 3D-Drucker „Karlos“ realisiert. Das Projekt zeige laut den Projektverantwortlichen eindrucksvoll, wie „moderne 3D-Drucktechnologie Bauprozesse effizienter, nachhaltiger und präziser gestalten“ können.
Im Rahmen des Projekts wurde – in nur 29 Stunden Druckzeit – das Gebäude mit einer Grundfläche von 95 Quadratmetern erstellt. Der 3D-Drucker übernahm dabei den gesamten Druckprozess, gänzlich ohne die normalerweise üblichen Schalungen oder Gerüste. Schicht für Schicht erstellte die Maschine selbständig die massiven, tragenden Wände des Gebäudes. Durch die direkte Umwandlung digitaler Baupläne in Druckanweisungen arbeite der Drucker präzise und zuverlässig, der schichtweise Einsatz von Standardbeton, direkt aus dem Fahrmischer, reduziert dabei manuelle Arbeit und sorge für ein konsistentes und qualitativ hochwertiges Ergebnis, wie die Projektbeteiligten betonen.
Einer der großen Vorteile derartiger Projekte liegt in der Materialeffizienz und den geringen Emissionen. Der Beton von Schwenk wurde beispielsweise so entwickelt, dass er deutlich weniger CO₂ verursacht und dadurch den ökologischen Fußabdruck des Bauprojekts minimiert. Zudem werde Karlos vollelektrisch angetrieben und punkte zusätzlich mit besonders niedrigen Energieverbrauch. Die Maschine nutzt Standardbeton mit einer Körnung von acht Millimeter, wodurch der ressourcenschonende Bauprozess zusätzlich unterstützt würde. Das ermögliche nicht nur Zeitersparnis auf der Baustelle, sondern sorge auch für weniger Materialverschwendung und eine nachhaltigere Bauweise.
Echtzeitanalyse von Leistungsdaten
Die Digitalisierung hat die Bauindustrie grundlegend verändert, Betonpumpen sind hier keine Ausnahme. Auch Fortschritte in der Künstlichen Intelligenz (KI) und Automatisierung verbessern die Effizienz und Sicherheit auf Baustellen. So lassen sich Betonpumpen künftig beispielsweise mit KI-Systemen ausstatten, die den Betrieb überwachen und optimieren. Diese Systeme können dann in Echtzeit Daten wie Druck, Durchfluss und Temperatur analysieren und automatisch Anpassungen vornehmen, um die Leistung zu maximieren und Verschleiß zu minimieren.
Auch Fernsteuerungssysteme sind mittlerweile Standard bei vielen Betonpumpen. Diese ermöglichen es Bedienern, die Pumpe aus sicherer Entfernung zu steuern, was die Sicherheit auf der Baustelle erheblich erhöht. Der nächste Schritt ist die Entwicklung autonomer Betonpumpen, die ohne direkte menschliche Eingriffe arbeiten können. Erste Tests solcher Systeme laufen bereits. Derartige Lösungen könnten in Zukunft besonders bei großflächigen Infrastrukturprojekten eine Schlüsselrolle spielen, da sie gleichbleibende Qualität bei geringeren Fehlerquoten ermöglichen.
Die Nutzung von IoT-Technologie ermöglicht es zudem, detaillierte Daten über den Zustand der Maschinen zu sammeln. Diese Daten können verwendet werden, um einen digitalen Zwilling der Betonpumpe zu erstellen, der als virtuelles Abbild dient. Dies erleichtert nicht nur die Wartung, sondern bietet auch die Möglichkeit, potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen und zu beheben.
Gleichmäßiger Betonfluss
Liebherr entwickelte mit der „36 XXT“ beispielsweise eine Autobetonpumpe, welche die Vorteile eines fünf-faltigen Verteilermasts mit einer „Powerbloc“-Antriebseinheit und einem halbgeschlossenen Ölkreislauf vereint. Das Allround-Talent wurde dem Hersteller zufolge mit einer Reihe technischer Innovationen ausgestattet, dabei seien vielfältige Wünsche der Pumpenfahrer*innen berücksichtigt worden, etwa ergonomische Aufstiege, vereinfachte Zugänglichkeit sowie eine Erweiterung der Stau- und Ablagemöglichkeiten.
Ein extrem kompakter Aufbau ohne Überhang des Masts am Heck sorgt dabei für hohe Wendigkeit in beengten Bereichen. Die Maschine ist zudem gewichtsoptimiert und fährt daher, je nach Ausstattung, mit rund 26 Tonnen Gesamtgewicht auf drei Achsen. Die XXT-Abstützung sorgt dabei für perfekte Standsicherheit. Besonders beim Schmalabstützen spiele diese ihre Stärken voll aus, verspricht der Hersteller, beengte Platzverhältnisse seien so kein Problem mehr. Eine Funkfernbedienung erlaubt zudem feinfühlige Mastbewegungen. Dabei zeige ein übersichtliches Farb-Display Bediener*innen alle wichtigen Parameter an.
Der fünfteilige Verteilermast erlaube überdies ein Höchstmaß an Flexibilität auf der Baustelle. Insbesondere beim Betonieren in Gebäuden beweise der Mast sehr gute Schlupfeigenschaften. Durch die fünf Arme könnten verschiedenste Positionen auf der Baustelle mühelos erreicht werden. Die Konstruktion und die Kinematik des Verteilermasts sorgt dabei für schwingungsarmes und gleichmäßiges Arbeiten beim Betoneinbau.
Die Form des Aufgabetrichters begünstige darüber hinaus einen gleichmäßigen Betonfluss und sehr gutes Ansaugverhalten. Zwei getrennt angetriebene Rührwerke schieben im Rahmen dessen den Beton direkt in den Ansaugbereich, was auch bei schlecht pumpbaren Betonsorten einwandfrei funktionieren soll.
Weniger Bauteile – weniger Wartungsaufwand
Ein wesentliches Highlight der 36 XXT sei, wie das Unternehmen betont, die Pump-Antriebseinheit „Powerbloc“. Diese zeichne sich dadurch aus, dass alle hydraulischen Schalt- und Messelemente vollständig integriert seien. Dadurch werden zahlreiche traditionell notwendige Hydraulikschläuche sowie weitere Bauteile überflüssig. Kombiniert ist die neue Antriebseinheit mit einem hocheffizienten halbgeschlossenen Ölkreislauf, welcher sämtliche Antriebe kraftvoll und zuverlässig mit hydraulischer Energie versorgt. Infolgedessen konnte das Ölvolumen erheblich reduziert werden. Das System vereine die Vorteile der am aktuellen Markt bewährten offenen und geschlossenen Kreise ohne deren die jeweiligen Nachteile.
Die „31 XXT“ Autobetonpumpe fühlt sich wiederum auf kleineren bis mittleren Baustellen genauso zuhause wie in Gebäuden. Die Autobetonpumpe punkte mit ihrem besonders kompakten fünfteiligen Verteilermast mit einer geringen Ausfalthöhe von nur 5,4 Metern. Damit werde maximale Flexibilität auf kleineren und beengten Baustellen, besonders bei Arbeiten in Gebäuden, ermöglicht.
Die 31 XXT kann mittels „LiDriveIn“ mit zusammengefaltetem Armparket vor dem Fahrerhaus im Normalbetrieb in ein Gebäude einfahren. Um den Mast nach vorne zu bringen, ist das Ausschwenken der Abstützarme nicht nötig, es sind lediglich die Abstütz-Zylinder nach unten auszufahren. Maschinenführer*innen heben danach die Abstütz-Zylinder wieder an und können mitsamt dem Mastpaket vor dem Fahrerhaus in ein Gebäude einfahren. In Folge kann dann nach Belieben abgestützt werden, zum Beispiel Voll-, Teil- oder einseitige Abstützung. In einer Halle lasse sich der Mast durch die kurzen Armsegmente und die niedrige Ausfalthöhe auch unkompliziert vor dem Fahrerhaus ausfalten. So könnten die letzten Zentimeter eingespart werden. Aus Lastgründen werde die LiDriveIn-Funktion allerdings ausschließlich in Kombination mit einem vierachsigen Chassis angeboten.
Technologieoffene Antriebskonzepte
Welche Antriebstechnik wird in der Zukunft auf Baustellen dominieren, wie lassen sich künftig noch mehr Emissionen einsparen. Einen Königsweg gibt es hier zwar nicht, dennoch existieren verschiedene technologische Möglichkeiten, um den Schadstoffausstoß zu verringern. An diesen forscht unter anderem Liebherr. Das Unternehmen setzt dabei auf einen technologieoffenen Ansatz und berücksichtigt dabei Umwelt- und Kundenanforderungen.
Zu den Energieträgern gehören elektrische Energie, Wasserstoff, Ammoniak, e-Fuels, Methanol, hydriertes Pflanzenöl (HVO), Biodiesel und fossiler Diesel. Das Unternehmen verfolgt dabei eigenen Angaben zufolge einen bewusst technologieoffenen Ansatz. Denn welche der Lösungen jeweils am wenigsten Emissionen verursachen und am praktikabelsten seien, hänge von mehreren Faktoren ab, unter anderem Größe, Laufzeit, Mobilitätsgrad sowie den Einsatzzweck.
Der Verbrennungsmotor (ICE) treibt beispielsweise bereits seit dem 19. Jahrhundert verschiedenste stationäre und fahrbare Anwendungen an. Dabei wird chemische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt, indem Kraftstoff innerhalb eines Brennraumes verbrannt wird. Diese Technologie eignet sich besonders für Branchen in denen eine hohe Leistungsdichte, Flexibilität, Zuverlässigkeit und Wartungsfreundlichkeit eine wichtige Rolle spielen und in denen raue Einsatzbedingungen herrschen wie beispielsweise im Erdbewegungs-, Bau- oder Miningbereich. Liebherr arbeitet unter anderem an Wasserstoff-Einspritzsystemen sowie Wasserstoff-Verbrennungsmotoren. Mit dem H 966 präsentierte der Hersteller schon vor einiger Zeit ein Vorführmodell, welches im Raupenbagger „R 9XX H 2“ verbaut ist.
Wasserstoff spielt aber nicht nur in Verbrennungsmotoren eine Rolle, sondern wird auch für Brennstoffzellen verwendet. Die Brennstoffzelle selbst beinhaltet zwei Elektrodenplatten aus Kohlenstoff oder Metall. Die Platten sind mit einem Edelmetall beschichtet, welches als Katalysator dient. Zwischen den Elektrodenplatten befindet sich ein Ionenleiter, etwa Keramik oder Lauge beziehungsweise Säure. Über die Elektroden werden kontinuierlich Sauerstoff und Brennstoff – also etwa Wasserstoff – zugeführt. Diese reagieren miteinander und es entstehen Wasser, Wärme und Strom. Diese Energie wird gespeichert und dann dazu genutzt, die elektrischen Motoren und Geräte in der Maschine zu versorgen. Mit Wasserstoff betriebene Brennstoffzellen arbeiten emissionsfrei und haben einen höheren technischen Reifegrad als Wasserstoff-Verbrennungsmotoren.
Ein voll-elektrischer Antriebsstrang bezieht seine Energie wiederum aus dem Netz oder aus Energie- und Leistungsspeichern – zum Beispiel einer Batterie. Netzbetriebene Maschinen werden konstant über ein Kabel mit Strom versorgt. Diese Maschinen können klimaneutral betrieben werden, wenn der Strom dafür aus erneuerbaren Energien erzeugt wird. Sie stoßen aber an ihre Grenzen, wenn die Maschinen einen größeren Einsatzradius überschreitet oder kurzfristig eine hohe Netzleistung abgerufen wird.
Um die Energieversorgung mobiler elektrischer Maschinen auf Baustellen mit begrenzter oder ohne Netzversorgung zu ermöglichen, kommen mobile Energiespeichersysteme zum Einsatz. Liebherr setzt in diesem Bereich auf das hauseigene „Liduro Power Port“.
„Einerseits haben wir in der Firmengruppe ein breites Produktportfolio. Es umfasst von Beginn an nicht nur elektrisch angetriebene Maschinen, sondern auch Maschinen, die relativ schnell auf alternative Antriebe umgestellt werden können. Andererseits haben wir es auch mit Einsatzbedingungen und -gebieten zu tun, bei denen es momentan noch sehr schwer ist, den Verbrennungsmotor zu ersetzen“, erläutert Gebhard Schwarz, Geschäftsführer für Entwicklung und Produktion bei Liebherr Component Technolgies.
„Trotz gewisser Indikatoren ist es schwierig, exakt vorherzusagen, welche Zukunftstechnologien für die Maschinen von Morgen benötigt werden. Das bedeutet für uns, wie auch für viele andere Unternehmen, die neuen Entwicklungen zu verstehen und in verschiedene Richtungen voranzutreiben. So sehen wir uns in der Verantwortung, die nötigen technischen Kompetenzen zu entwickeln und Technologien auf den Markt zu bringen, um unsere Kundschaft bei der optimalen Auslegung ihrer Maschinen zu unterstützen“, ergänzt Pietro Lemmi, Geschäftsführer für Vertrieb und Kundendienst bei Liebherr Component Technolgies.
