12 19 Baumaschinen (Page 12) - Bauverlag

Baumaschinen
Satellitengesteuerte
Baggerautomaten?
H. H. Cohrs, Grube/Holstein
In den vergangenen 40 Jahren
durchliefen Baumaschinen
vehemente Veränderungen,
mehr als im gesamten Zeitraum
zuvor – wird dies so
bleiben? Werden die Baumaschinen
des neuen Jahrhunderts
den uns vertrauten
noch ähneln oder gänzlich
neue Maschinenkonzepte das
Baustellenbild grundlegend
wandeln?
Seit nunmehr 163 Jahren begleiten
uns von Dampf- und Motorkraft angetriebene
Baumaschinen, und mit
einiger Sicherheit werden sie auch im
anbrechenden Jahrhundert und gar
neuen Jahrtausend wertvolle Dienste
für uns leisten. In den vergangenen
30 oder 40 Jahren durchfuhren Baumaschinen
vehementen Veränderungen
aller Art, mehr als im gesamten
Zeitraum davor – wird dies so bleiben?
Werden Baumaschinen des neuen
Jahrhunderts den uns vertrauten
noch ähneln oder gänzlich neue Maschinenkonzepte
das Bild unserer
Baustellen grundlegend wandeln?
Unsere Welt verändert sich rasant,
und zunächst scheint dies auch auf
Baumaschinen zuzutreffen. Doch bei
genauerer Betrachtung hat sich gar
nicht so viel gewandelt: Bagger füllen
nach wie vor ihre Tief- oder Hochlöffel,
Seilbagger werden weiterhin
benötigt und sind keineswegs ausgestorben,
Radlader schieben ihre
Schaufeln ins Haufwerk oder arbeiten,
wie schon in den 50er Jahren
längst bekannt – mit zahlreichen
Anbauausrüstungen, Planierraupen
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mühen sich hinter dem Schild ab,
Walzen rollen im Zeitlupentempo hin
und her.
Zwar gibt es einige mehr oder weniger
neue Maschinengattungen wie
Teleskopmaschinen, Kaltfräsen, Minibagger
und Betonverteilermasten,
dennoch haben die wichtigsten Veränderungen
bei der überwiegenden
Zahl unserer Baumaschinen an anderer
Stelle stattgefunden – hinter ihren
Werkzeugen, nämlich im Innenleben,
an der Elektronik, der Hydraulik, dem
Antriebsstrang und auch an den Rädern
oder Raupenketten. Doch die Basiskonzepte
der meisten Maschinen
erschienen ideal und blieben vertraut.
Nun sind Technik und Fortschritt
jedoch in den letzten Jahren auf nahezu
beängstigende Weise in Schwung
gekommen – so stark, daß sich sogar
die Realität zunehmend verwischt.
Gebäude, Brücken, Bauvorhaben,
ganze Landschaften werden ebenso
wie Fahrzeuge, Maschinen, Komponenten
im Handumdrehen am Computer
entworfen und mittels pfiffiger
3-D-Programme oder gar virtueller
Realität begutachtet.
Aufgrund der uns nun nahezu endlos
erscheinenden Vielfalt von Möglichkeiten
werden sich Baumaschinen
noch schneller als bisher verändern.
Wir werden Vertrautes schneller
als je zuvor hinter uns lassen müssen
– und sollten mehr als je zuvor allzu
rasanten Neuheiten gegenüber eine
gesunde Skepsis zeigen. Denn wie die
Vergangenheit zeigte, überleben
längst nicht alle Neuentwicklungen
die Prototypphase.
„Baumaschine 2000“
Wie weit in der Zukunft schien in
den 50er und 60er Jahren das magische
Jahr 2000 zu sein, nun steht es
vor der Tür. Damals lag die Jahrtau-
1 Bis zu 60 km/h schnelle Gummiraupen erbringen ungeahnte Vortriebskräfte,
so daß beispielsweise Scraper, hier ein Caterpillar-Entwurf mit mittigem Schürfkübel,
eine Renaissance erfahren könnten

Baumaschinen
2 Während bei der Konstruktion moderner Baumaschinen virtuelle Realität schon
die Baustellenwirklichkeit ersetzen kann, ist noch längst keine Elektronik in der
Lage, die Fahrer von Baumaschinen wirksam zu ersetzen
sendwende noch in sicherer Entfernung,
so daß Prognosen und wagemutige
Entwürfe zu praktisch jedem
Thema in munterer Folge aufgestellt
wurden.
1955 war der sowjetische 25-t-Muldenkipper
MAZ-525 als erstes Fahrzeug
überhaupt für eine atomare Antriebsversion
vorgesehen. Der Amerikaner
R. G. LeTourneau plante Ende
der 50er Jahre atomgetriebene Geländetransporter
und Bergbaufahrzeuge.
Weserhütte präsentierte anläßlich
des 125jährigen Jubiläums im Jahre
1969 den Entwurf eines hypermodernen
Baggers, selbstverständlich mit
der Typbezeichnung HW 2000.
Zu viele der Jahr 2000-Entwürfe
sind nicht eingetreten, stattdessen
haben wir andere, damals gänzlich
unerwartete Veränderungen erlebt
wie beispielsweise Elektronik und
Computertechnik sowie gesteigertes
Umweltbewußtsein. Niemand möchte
sich blamieren, und so tauchen Pläne
und Entwürfe für die Baumaschinen
der Jahrzehnte ab 2020 oder 2030.
Globale Märkte
Noch etwas läßt die Zukunft unsicher
erscheinen: Die Welt ist kleiner
geworden, die Märkte sind internatio-
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nal und werden von global operierenden
Firmen, den „Global Players“, beherrscht.
Den Produktnamen von
Baumaschinen wird zwar eine immense
Bedeutung beigemessen, ihre
eigentliche Herkunft wird dagegen
zunehmend unbedeutender.
Amerikanische New Holland- und
Fiatallis-Bagger werden von O&K gebaut,
ebenso Kleinlader für Fiat-Hitachi,
Bagger für den schwedischen
Volvo-Konzern von Samsung, Knicklenker
für den japanischen Hersteller
Komatsu von dem norwegischen Unternehmen
Moxy und Kleinbaumaschinen
von der italienischen FAI,
Muldenkipper für Liebherr vom ehemals
amerikanischen Hersteller Wiseda,
das japanische Unternehmen Kobelco
baut Minibagger für Case und
Fermec, Hitachi fertigt Hydraulikbagger
für John Deere und das afrikanische
Unternehmen Bell Knicklenker,
Sumitomo Bagger für Case – die Reihe
ließe sich nahezu endlos fortsetzen.
Besonders unübersichtlich wird
das „Badge Engineering“, das Verkleiden
eigener Produkte mit fremden
Herstellernamen und -farben, bei Minibaggern
und Kompaktladern – hier
kennt sich niemand mehr aus, die
Herkunft ist (fast) egal, nur der Produktname
zählt. So konzentriert sich
bei wenigen Herstellern die Fertigungskapazität
und -erfahrung für
den gesamten Weltmarkt.
Man gelangt hier, ebenfalls an der
Jahrhundertwende, zu einem stark
veränderten Kundenbild: Das eigentliche
Produkt, die Baumaschine,
spielt eine immer untergeordnetere
Rolle. Zunehmend wichtiger werden
dagegen das Herstellerimage, die
weltweite „Corporate Identity“, aber
auch die Servicequalität, die Betreuung,
Beratung und Finanzierung.
Hinter all diesen Punkten steckt bei
den Baumaschinen des neuen Jahrhunderts
die ganze „Power“, Kraft,
Leistung der weltweit operierenden
Anbieterkonzerne.
Das bringt Anonymität mit sich,
aber auch reichhaltige Vorteile: Der
Baumaschinenkäufer oder -anmieter
erhält nicht mehr eine allein in die
Welt gestellte Maschine, sondern zusätzlich
ein ganzes Paket von Dienstleistungen.
Damit tritt die Baumaschinentechnik
für den Bauunternehmer
und Maschinenbetreiber, von
Leistungs- und Komfortparametern
einmal abgesehen, weit in den Hintergrund.
Sie wird Sache des Dienstleisters
und Herstellers.
Funktionsprinzipien
Weite Blicke in die Vergangenheit
lassen vermuten, daß sich an den
grundlegenden Funktionsprinzipien
unserer Baumaschinen in den nächsten
Jahrzehnten kaum noch etwas
ändern wird. Walzen walzen, Bagger
haben Ausleger, Radlader Hubarme,
Krane heben mit Seilen und Haken,
Räder oder Raupen bringen Vortriebskraft
auf den Boden.
Trotzdem werden Detailveränderungen
auftauchen. Aus anderen
Technikbereichen übernommene
Ideen und Konzepte werden zu geringfügigen
Wandlungen der vertrauten
Baumaschinenbilder führen. Dies
mögen beispielsweise sich automatisch
verschiebende Gegengewichte
sein, um energieverschlingende Totmassen
einzusparen, oder auch
neuartige Gummiraupen, die auf
Baustellen bessere Dienste leisten als
liebgewonnene Stahlraupen oder
Radfahrwerke.

Das „Mobile Track“-System von
Caterpillar wurde zwar ursprünglich
für die Landwirtschaft entwickelt und
wird dort schon so erfolgreich bei
Traktoren und Mähdreschern genutzt,
daß John Deere mit einem ähnlichen
Gummiraupenkonzept nachzog,
eignet sich aber auch vorzüglich
für unterschiedliche Baueinsätze.
Starke Veränderungen werden
auch Baumaschinenantriebe erfahren,
womit längst nicht nur umweltfreundlichere
Dieselmotoren gemeint
sind. Der italienische Hersteller Venieri
entwickelte einen elektrisch getriebenen
Baggerlader, Vögele einen
dieselelektrischen Straßenfertiger.
Stichworte bei Baumaschinen werden
Hybridantriebe, „intelligente“
Bremsen, Energierückgewinnung
(beispielsweise bei Bagger-Schwenkwerken
und beim Absenken von Ausleger
oder Hubarm) sowie sogenannte
Powersplit-Getriebe sein, welche
die Vorteile hydrostatischer Antriebe
mit denen mechanischer vereinen
und dabei Nachteile, wie den schlechten
Wirkungsgrad der Hydrostatik,
umgehen.
Bewegungslose Fahrer
Die ersten Baggerführer mußten
noch um die letzte Jahrhundertwende
ihre Arbeit im Stehen, ungeschützt
vor der Witterung, neben heißen
3 So könnte ein Bagger im Jahr 2000 aussehen, vermutete
man bei Weserhütte 1969 und hätte nicht im Traum daran
gedacht, daß sich das Äußere in den letzten 30 Jahren nur
unwesentlich änderte
Dampfmaschinen und gefährlichen
Kettenwinden verrichten. Sitze, Fahrerstände
und -kabinen, Fenster, Sitzpolster,
Heizung, bequemere Hebel
und Knöpfe, Servolenkung und verstellbare
Lenkräder folgten. Ergonomie
und Komfort derzeitiger Baumaschinen
scheinen im Vergleich zu
früher wunderbar zu sein, und viele
Fahrer sind mehr als froh und dankbar
dafür.
Doch es gibt auch Hürden: Auf dem
Bau ist die schnelle und am wenigsten
umständliche Verständigung mit anderen
Arbeitern unverzichtbare, alltägliche
Praxis. Dies führt dazu, daß
Baumaschinen, die mit Klimaanlage,
unter leichtem Überdruck staubfreier
Kabine und aufwendiger Schallisolierung
stets, tagein, tagaus, mit offener
Kabinentür arbeiten – Klimaanlage
und Überdruck sind dabei sinnlos. Jeder
kennt dies bei zahllosen Baggern,
Radladern, Kleinmaschinen, Gradern,
Planierraupen.
Der Fahrer setzt sich also, trotz
allem Komfort, weiterhin und freiwillig
mehr Lärm, mehr Staub und Dreck,
mehr Wärme oder Kälte aus – nur um
mit seinen Kollegen kommunizieren
zu können. Hier entfernt sich die moderne
Baumaschinentechnik vom
praktizierten Baustellenleben zusehends,
und hier sind die ersten
Fehlansätze allzu theoretischer „Grüner-Tisch-Ergonomie“
zu erkennen.
Baumaschinen
Weitere Fehlansätze beklagen einige
Fahrer und Maschinenführer
schon jetzt: Das Herumwuchten an
langen Hebeln, das Drehen und Wenden
des Oberkörpers, Hin- und Herreichen
der Hände war bei der Bedienung
früherer Baumaschinen sicherlich
unbequem und ermüdend. Doch
wie wird nun bedient? Der Fahrer ist
in seinem Komfortsitz, bei dem sämtliche
Bedienelemente in die Armlehnen
integriert sind und mit Joystick
und Fingertasten betätigt werden, fast
zur Bewegungslosigkeit verdammt.
Jeder Schreibtischarbeiter im Büro,
jeder Lkw-, Bus- und Taxifahrer, der
am Lenkrad kurbelt, bewegt sich
mehr als die Bediener moderner Baumaschinen.
Zwischen dem Einsteigen
morgens und dem Aussteigen zum
Feierabend hat ein Baumaschinenfahrer
weniger Bewegung als bei allen
anderen Beschäftigungen – sogar beim
Fernsehen wird sich hin und wieder
anders hingesetzt oder gar der Kühlschrank
besucht – im modernen Komfortsitz
geht das leider nicht. Der wahre,
gesunde Höhepunkt von Komfort, Bequemlichkeit
und Ergonomie scheint
somit auch an der Jahrhundertwende
noch längst nicht erreicht zu sein.
Teilautomatisierungen
Das Innenleben unserer Baumaschinen
wird „automatischer“: Auto-
4 Nicht alles Neue muß gut sein: Die futuristische Idee, viele
wichtige Betriebsanzeigen im sich stets bewegenden Lenkrad
eines Radladers anzuordnen, erwies sich als unpraktisch – das
Anzeigefeld war zu unruhig
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Baumaschinen
5 Werden Baumaschinen neue Fahrwerke erhalten? Der US-Hersteller ASV
entwickelte für seine kleineren Lade- und Planierraupen ein außergewöhnliches,
Raupenfahrwerk mit gefederten Mehrfachlaufrollen, hochgesetztem Turas und
Gummiraupen
matikgetriebe, lastabhängig gesteuerte
Hydrostatik und Hydraulik, miteinander
kommunizierende Motoren,
Getriebe und Hydrauliksysteme erleichtern
dem Fahrer die Bedienung,
sparen Kraftstoff und verhindern Bedienfehler.
Doch all dies darf keineswegs
mit einer durchgreifenden
Baumaschinenautomatisierung verwechselt
werden, von der wir auch im
magischen Jahr 2000 noch weit entfernt
sind.
Sehr viel schwieriger als die rein
„technische“ Automatisierung bestimmter
Baugruppen im Baumaschineninnern
gestaltet sich nämlich
schon die Automatisierung ganzer
Arbeitsabläufe und -bewegungen. In
den letzten 15 Jahren wurden hierzu
mancherlei Versuche unternommen,
hauptsächlich bei relativ konstant
einzusetzenden Bergbaubaggern,
bislang jedoch ohne nennenswerte
Erfolge.
Bezeichnend für die großen Hürden
bei der Baumaschinenautomatisierung
ist, daß anläßlich eines Symposiums
während der Bauma 1998
über Roboter auf Baustellen zwar etliche
Themen Roboter im Mauerwerksund
Hochbau behandelten, jedoch
nur ein Thema den gesamten Bereich
Erd-, Tief- und Straßenbau abdeckte.
Weil es dabei um die Perspektiven
bei automatisierten Deckenfertigern
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ging, wurde um den gesamten Bereich
Erd- und Tiefbau stillschweigend
ein großer, weiter Bogen gezogen.
Viele Hersteller bemühen sich,
mehr Elektronik in Baumaschinen
nutzen zu können. Dazu gehören automatische
Radschlupfkontrollen für
Radlader, Muldenkipper, Grader und,
in abgewandelter Form, für die Raupenfahrwerke
von Kettendozern. Ansätze
zur Automatisierung bieten
auch die sich wiederholenden Ladespiele
und Arbeitsbewegungen von
Baggern. Schon Ende der 70er Jahre
entwickelte der russische Baggerhersteller
Uralmasch eine als Option erhältliche
Computerkontrolle zur beliebigen
Wiederholung bestimmter
Arbeitsbewegungen für schwere
Bergbau-Seilbagger.
Beim ähnlichen, 1986 vorgestellten
„Computer Aided Loading“ (CAL) von
O&K veranlaßte ein Bordcomputer,
nach Vorgabe eines Ladespiels durch
den Baggerführer beliebig oft die
Schritte „Füllen von Schaufel oder
Löffel, Schwenken zum Entleeren,
Zurückschwenken zur Wand“ zu wiederholen.
Für den Hydraulikbagger
EX 3500 entwickelte Hitachi die Systeme
„Automatic Memory Digging“ und
„Dumping Repeat“ an, mit denen
sämtliche Grab- und Ladevorgänge
beliebig oft automatisch wiederholt
werden konnten.
Längst wurden diese Automatiksysteme
sowohl von Hitachi als auch
von O&K wieder vom Markt genommen,
denn die Eigenheiten der diskontinuierlichen
Arbeitsweise von
Baggern wirkten sich problematisch
aus: Rückt der Bagger ein wenig vor,
wird der zu beladende Lkw oder Muldenkipper
geringfügig anders positioniert,
treten unerwartete Gesteinslinsen
oder Hindernisse auf, muß der
Baggerführer sofort wieder auf die automatisierten
Einzelschritte verzichten
und den Ladezyklus erneut vorgeben.
Bei anderen Baumaschinen findet
man ebenfalls sich stets wiederholende
Arbeitsabläufe und -bewegungen,
so bei Radladern, Planierraupen, Walzen,
Kaltfräsen, Deckenfertigern.
Warum lassen sich derart monotone
Maschinenbewegungen nicht automatisieren?
Diese Monotonie hat es
jedoch in sich, denn sie ist in Wirklichkeit
keine: Fast jedes Arbeitsspiel unterscheidet
sich vom anderen, jeder
Bewegungs- und Funktionsablauf ist
in Kleinigkeiten anders als der vorhergehende.
Zukunftsträchtig schien die Verbindung
von automatischen Schildbewegungen
bei Kettendozern mit
einer automatischen Vorschubregelung.
In den Vereinigten Staaten entwickelte
das Southwest Research Institute
ein teilautomatisiertes System.
Dabei wurden in der Schildanlenkung
die Schubkraft und am Heck mit
Dopplerradar die vom Kettenschlupf
unabhängige, tatsächliche Vortriebsgeschwindigkeit
gemessen und von
einem Bordcomputer zu einem Leistungsoptimum
kombiniert. Leider
kam das System nicht über das Prototypstadium
hinaus.
Der Walzenhersteller Hamm präsentierte
vor einigen Jahren die interessante
Zukunftsstudie „IQ – die Walze
mit Intelligenz“. Zielsetzung dieses
Projektes war eine „mitdenkende“
Walze, die sich bedeutende Verdichtungsparameter
entsprechend Zustand
und Eigenschaft des Bodens automatisch
selbst einstellt. Die prozessorgesteuerte
Walze übernahm Entscheidungen,
erfaßte während des
Verdichtens kontinuierlich alle relevanten
Werte des Bodens und dessen

Zustand und stellte sich automatisch
auf die optimale
Kombination aus Frequenz,
Amplitude und Geschwindigkeit
ein.
Vögele entwickelte 1994
einen dieselelektrisch angetriebenen
Fertiger, der 1996
in Zusammenarbeit mit dem
Europäischen Zentrum für
Mechatronik als „RoadRobot“
zum ersten vollautomatischen
Straßenfertiger der
Welt weiterentwickelt wurde.
Die Prozeßgruppen Mischguttransport,
Nivellierung,
Navigation und Bohleneinstellung
waren dazu automatisiert.
Richtungsweisend mögen
auch Bagger mit einer Tiefenkontrolle
sein, die laserunabhängig
funktioniert, beispielsweise mittels
Sensoren und Winkelgebern. Die Referenzhöhe
liefert dabei nicht ein Laserstrahl,
sondern der Maschinenkörper.
Ein solches System, bei dem Sensoren
und ein Lasertracker mit einer
Steuerbox und einem Bedienerdisplay
verbunden sind, wurde für Bagger
von mehr als 12 t Gewicht entwickelt.
Das System namens TS5 ermöglicht
die automatische Steuerung
von Tiefe und Neigungswinkel eines
Schnittes. TS5 geht über die reine Tiefenkontrolle
hinaus und bietet dem
Baggerführer spezielle Betriebsarten,
um verschiedenen Einsatzprofilen
gerecht zu werden: Aushübe in gleichmäßiger
Tiefe und Neigung, Profilieren
von Böschungen, Schütten von
Füllstoffen und Schichten beliebiger
Dicke.
Auf dem Display sind viele Informationen
ersichtlich, auch die Auslegergeometrie
und Löffelposition.
Dank der Displayfunktionen kann der
Baggerführer die Arbeit seines „Autopiloten“
verfolgen, der immerhin in
einem Toleranzbereich von 5 mm
baggert, Gräben aushebt oder Böschungen
zieht. Durch TS5 dürften
Hydraulikbagger einen deutlichen
Schritt in die Zukunft unternommen
haben. Die neue Steuerungselektronik
mag darauf hinweisen, wie Bagger
im Jahre 2020 serienmäßig ausgestattet
sein könnten.
6 Moderne Komfortfahrersitze mit in den Armlehnen integrierten
Joysticks und Fingertasten zwingen Fahrer täglich für
8 oder 10 h zur Körpererstarrung – das Ziel aller Ergonomie?
Baumaschinen kommunizieren
mit der Umwelt
Gravierendere Veränderungen als
im Inneren der Baumaschinen finden
derzeit draußen, in ihrem Umfeld,
statt. Wir befinden uns mitten in einer
weiteren Trendwende oder Revolution
der Technik: Baumaschinen
„kommunizieren“ mit ihrer Umwelt.
Sie erhalten mittels Ultraschall, Laser,
Infrarot, Datenfunk, Satellit oder aufwendiger
Sensorik Informationen
über ihr momentanes Umfeld, die
Bordrechner im Soll-Ist-Vergleich zu
automatischen Steuerungsbewegungen
der Arbeitswerkzeuge umwandeln.
Nie zuvor war so etwas auch nur
annähernd möglich. Der Verfasser ist
überzeugt, daß sich hier die weitaus
umfassendste Änderung fast aller
Baumaschineneinsätze abzeichnet.
Denn mit ihrem Baustellenumfeld
„kommunizierende“ Maschinen müssen
nicht mehr „blind“, auf Gutdünken,
Schätzungen und Erfahrungen
basierend, bedient werden, sondern
werden präzise gemäß der momentanen
Einsatzgegebenheiten gesteuert.
Dies trifft beispielsweise auf eine
innovative 3-D-Steuerung von Wirth
und Spectra Precision für Grader und
Kettendozer zu. Hierbei liest vor Einsatzbeginn
ein Steuerrechner eine
Diskette mit den Koordinaten von
mehreren Trassenkilometern ein. Die
Baumaschinen
im Rechner gespeicherten
Sollhöhen werden unentwegt
im Soll-Ist-Vergleich
mit der momentanen Scharoder
Schildhöhe abgestimmt,
wobei der Rechner
auch die Hydraulik steuert
und somit vollautomatisch
die Höhe und Neigung einstellt.
Eine am Baustellenrand
aufgebaute Totalstation, ein
zielverfolgender Computertachymeter,
richtet sich auf
einem Stativ stets automatisch
auf die vorbeifahrende
Baumaschine. Oberhalb von
Schar oder Schild wird ein
gummigelagerter, robuster
Halter montiert, an dessen
Spitze sich ein aktives 360°-
Prisma als Zielreflektor befindet. Dieses
Prisma sendet ein Infrarot-Signal
aus, auf dessen Frequenz die Station
abgestimmt ist.
Ein durchgreifender Wandel zeichnet
sich dank GPS (Global Positioning
System = Satellitennavigation) im
Bauwesen ab. Bislang erhielt der Fahrer
einer Baumaschine keine direkten
Informationen über maßgebliche
Einsatzparameter – damit sind keinesfalls
die Betriebsdaten der Baumaschine
gemeint. Deshalb sind die Fahrer
der meisten Baumaschinen gezwungen,
die Bedienung „im Blindflug“
vorzunehmen: Wie viele Kubikmeter
schon an welcher Stelle abgetragen
und an anderer Stelle aufgeschüttet
sind, wo noch soundsoviel
Kubikmeter zu bewegen und aufzuschütten
sind, ob ausreichend tief gearbeitet
wurde, ob die Hangneigungen
stimmen – über all dies erfährt der
Fahrer während der Bedienung gar
nichts. Durch GPS kann nun aber bei
jeder beliebigen Baumaschine jederzeit
die Position auf den Zentimeter
genau erfaßt werden. Vorteilhaft dabei
ist, daß die Positionsbestimmung
nicht nur auf der zweidimensionalen
Erdoberfläche, sondern auch in der
dritten Dimension, also bei der momentanen
Arbeitshöhe oder -tiefe, erfolgen
kann.
Beim zukunftsträchtigen CAES
(Computer Aided Earthmoving System
= computergestütztes Erdbewe-
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Baumaschinen
gungssystem) von Caterpillar werden
durch GPS ermittelte Positionsdaten
einer Baumaschine automatisch in
einen Bordcomputer übertragen. Der
Fahrer der mit CAES ausgerüsteten
Baumaschine sieht bei der Bedienung
auf einem Monitor, an welchen Stellen
Aushub vorzunehmen ist und wo
Füllmaterial fehlt. Die (noch) zu hohen
Flächen werden rot angezeigt, die
(noch) zu tiefen blau und die bereits
korrekten Flächen grün. Die Position
der Baumaschine ist auf der Arbeitsfläche
sowohl in Seitenansicht als
auch in Draufsicht ersichtlich. Die
Fahr- und Arbeitsbewegungen sind
wie bei einem Computerspiel in Echtzeit
auf dem Monitor zu verfolgen.
Da unmittelbar nach Arbeitsende
das gewünschte Endprofil vorhanden
ist, muß nicht auf die Prüfmessung
gewartet werden. Deshalb kann sofort
mit Folgearbeiten begonnen werden,
und die Baumaschine wird frei für andere
Einsätze oder für den Abtransport
zu einer neuen Baustelle.
Schlechte Sichtverhältnisse wegen
Dunkelheit, Nebel oder Staub beeinträchtigen
die Bedienung nicht mehr.
Das zeitintensive Vermessen erübrigt
sich in vielen Fällen, ebenso das umständliche
Setzen von Markierungen
und Vermessungszeichen.
GPS bietet ungeahnte Perspektiven
im Spezialtiefbau, der wegen des Einmessens
der Koordinaten für Ramm-,
Bohr- und Ortbetonpfähle, für geradlinig
oder in Radien verlaufende
Spund- oder Schlitzwände einen
großen Meßaufwand verlangt. Prädestiniert
für GPS-gesteuerte Baumaschinen
sind auch lineare Baustellenverläufe
wie beim Gleis-, Straßenund
Grabenbau. GPS bietet vielversprechende
Möglichkeiten beim Walzeneinsatz,
beispielsweise bei der
flächendeckenden Verdichtungskontrolle
(FDVK). Auf einfache Weise ist
jederzeit zu erkennen, wo sich die
Walze auf einer Verdichtungsfläche
momentan befindet.
Eine große Zukunft hat die Datenerfassung
und -dokumentation GPSgesteuerter
Baumaschinen und
-geräte, denn GPS-Daten lassen sich
mittels Disketten, Steckkarten, PC-
Schnittstellen oder auch in Echtzeit
über Datenfunk abrufen, speichern
und übertragen. Sollte sich GPS tatsächlich
in den kommenden Jahren
auf breiter Ebene kommerziell durchsetzen,
wird dies die maßgebende
Baumaschinensteuerung des anbrechenden
neuen Jahrhunderts werden.
Automatisierung
7 Baumaschinen lassen sich auch noch in einfachen Details
weitreichend verbessern: Die sogenannte Formel-1-Lenkung
ist das erste eigens für Radlader konzipierte Lenksystem und
erspart dem Fahrer zigtausendfaches Lenkradkurbeln
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„Automation wird auch vor Baumaschinen
nicht Halt machen.“ Ja?
Stellen wir uns einen x-beliebigen,
aber vollautomatischen Turmdreh-
kran vor, also ohne jegliche Fernbedienung,
der mit seiner Hakenflasche
jede Last in logistischer Reihenfolge
automatisch ansteuert und präzise an
der erforderlichen Stelle auf einem
Rohbau absetzt – dies tagein, tagaus
auf einer Großbaustelle wie dem Potsdamer
Platz. Ein guter Witz? Oder ein
schlechter? Automatische Baumaschinen
stecken nicht in den Kinderschuhen,
sondern nicht einmal in
Windeln. Die zu bewältigenden Hürden
sind gigantisch und unterscheiden
sich von Baumaschine zu Baumaschine,
von Bauvorhaben zu Bauvorhaben
immens – zu sehr, um von einfachen
Computern und Sensoren
ausreichend erfaßt und umgesetzt
werden zu können.
Muldenkipper befahren häufig
über längere Zeiträume unverändert
bleibende Routen. Daher tauchten
schon in den 50er Jahren Gedanken
zum vollautomatischen Betrieb von
Muldenkippern auf. 1980 wurde das
vom Hersteller Unit Rig entwickelte
System „Automatic Truck Control“
(ATC) mit fünf je 156 t ladenden Muldenkippern
in New Mexico getestet.
ATC übernahm fast alle bislang vom
Fahrer ausgeführten Funktionen.
Die Anlage arbeitete ähnlich wie
die „Fahrerlosen Transportsysteme“
(FTS) in zahlreichen Industrie- und
Lagerbetrieben, nämlich mit Führungskabel,
Blockkontrollen und
8 Baumaschinen erhalten künftig Informationen über ihr Baustellenumfeld,
denn mittels Diskette lassen sich Koordinaten
des Baugeländes in einen Steuerrechner eingeben, der im
Soll-Ist-Vergleich die Schar- oder Schildhöhe steuert

Zentraleinheit. Antennen am Muldenkipper
nahmen vom vergrabenen
Führungskabel ausgestrahlte Steuersignale
auf und sorgten für die genaue
Führung des Fahrzeuges über dem
Kabel.
Obwohl FTS-Anwendungen in der
Industrie längst etabliert sind, gestaltete
sich das Konzept bei Muldenkippern
problematischer – und dies im
Tagebau mit relativ konstanten Fahrstrecken
gegenüber dem Baustellenbetrieb
mit stets wechselnden Fahrwegen!
ATC kam über den Testeinsatz
nicht hinaus. Zu unterschiedlich, zu
unwägbar, zu kompliziert sind sogar
die Einsatz- und Betriebsparameter
der Muldenkipper. Gegenwärtig unternehmen
Caterpillar und Modular
Mining Versuche mit GPS-gesteuerten,
fahrerlosen Muldenkippern.
Einen Beitrag zur Entwicklung vollautomatischer
Bagger leistete die
University of Lancaster in Zusammenarbeit
mit Trimble. Bei einem modifizierten
Minibagger namens LU-
CIE (Lancaster University Computerised
Intelligent Excavator) wurde der
Baggerführer durch drei ultrakompakteHochleistungs-Computersysteme
ersetzt. Lucie wird über ein Trimble-Navigationssystem
mit einer Genauigkeit
von +/– 25 mm geführt. Als
Basis und Referenzstation für das Navigationssystem
fungiert ein Modellfahrzeug
auf Raupenfahrwerk, das
sich über unebenes Baugelände bewegt,
ständig seine Positionsdaten
aktualisiert und sofort hält, sollte der
Kontakt zu den GPS-Satelliten abbrechen.
Neben GPS verfügt das Referenzfahrzeug
über Magnetkompaß und
optische Sicherheitssensoren. Zur
Steuerung der eigentlichen Baggerfunktionen
wurde die Originalhydraulik
von Lucie durch elektrohydraulische
Proportionalventile ersetzt.
Ein Scanner-Laser mit 25 m
Reichweite soll vor eventuellen Kollisionen
des Baggerauslegers schützen.
Für Personen und Gegenstände sind
zwei wählbare Sicherheitszonen vorhanden.
Je einer der drei Kompaktcomputer
übernimmt bei Lucie die eigentliche
Steuerung der Baggerfunktionen, die
Aktivitäts- und Navigationsplanung
sowie sämtliche
Sicherheitsaspekte.
Untersucht werden
bei Lucie zudem
die Eingabemöglichkeiten
von
CAD-Baustellenzeichungen
und
die Optimierung
von Boden- und
Baugrundsensoren
für Ausleger, Stiel
und Löffel.
1969 schrieb
Prof. Dr.-Ing. Günter
Kühn, ein bedeutenderFachmann
für den maschinellenErdbau,
in einer
Jubiläumsschrift
sehr weitblickend:
„Das Lösen und
Laden von Erde
und Fels wird sich
trotz aller Fortschritte
der Technik
kaum automatisieren
lassen. Es
wird auch im Jahre
2000 und darüber
hinaus noch immer
eine Kunst
und eine Wissenschaft
bleiben und
damit ohne aktives
Mitwirken des
Menschen nicht
möglich sein.“
„Denkbar wäre, daß gerade der
Bagger einmal so etwas wie eine therapeutische
Medizin in der Hand des
Psychosomatikers wird, eine Maschine,
die dem am Überangebot der
Technik verzweifelnden Menschen
das Bewußtsein seiner Fähigkeiten
und damit seines ‘Gebrauchtwerdens’
zurückgeben kann. Wenn alles andere
längst nach Programm und automatisch
geht und vielleicht sogar die
Menschen schon mit eingebauten
künstlichen Herzen herumlaufen und
die Krankenhäuser nur noch ,Baugruppen‘
im menschlichen Organismus
austauschen – wird auf jedem
Bagger immer noch ein Mensch sitzen!
Der Umgang mit Erde und Fels
verträgt kein Programm.“
Baumaschinen
9 Zunehmend werden Baumaschinen mit ihrem Umfeld
„kommunizieren“: Hier richtet sich ein am Trassenrand
stehender zielverfolgender Computertachymeter stets
automatisch auf die vorbeifahrende Baumaschine, einen
O&K-Grader
Ein Drittel Jahrhundert später und
trotz aller Computertechnik, haben
diese Worte eine erstaunliche Aktualität:
Baumaschinen bleiben Außenseiter,
denn sie entziehen sich hartnäckig
einer durchgreifenden Automation.
Sie bleiben – trotz aller Elektronik
und Teilautomatisierungen –
nichts anderes als Werkzeuge in der
Hand des Menschen. Wichtiger werden
wird im kommenden Jahrhundert
aber der Einsatz dieser Werkzeuge
– hoffentlich zu unser aller Wohl
und nicht allzu sehr gegen Natur und
Umwelt.
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