Mensch, Maschine, Mechatronik  

Der Mensch ist eine verwirrende Mischung aus Gegensätzen und Widersprüchen. In einer Person vereinen sich oft Couchpotato und Crossfitter, Steinzeitmensch und Quantenphysiker, Macho und Feminist, der Alkoholiker sagt nein zu Drogen in Tablettenform, der Tierfreund vertilgt sonntags bei Oma gerne Schnitzel. Außerdem ist der Homo Sapiens gleichzeitig Faul- und Arbeitstier. Viele (oder vielleicht sogar die meisten) Erfindungen lassen sich darauf zurückführen, dass irgendjemand ziemlich viel harte Arbeit in die Entwicklung von Maschinen gesteckt hat, um weniger hart arbeiten zu müssen. Beim Rad hat es angefangen, aber nicht aufgehört. Die Maschinen, die uns heute dabei helfen, den Arbeitsalltag zu bewältigen, sind seither ein wenig komplexer geworden, und die Innovationskette nimmt noch lange kein Ende.

Die Verbindung von Mensch und Maschine ist die sogenannte Mechatronik. Ihre Aufgabe ist es, Vorgänge und Abläufe zu automatisieren und –wer hätt’s gedacht- den Menschen zu entlasten. Damit kennen sich Martin Schmidt und Walter Trojer von der Züblin Spezialtiefbau GmbH bestens aus.

Die Aufgaben der Mechatronik bei der Züblin sind breit gefächert. Angefangen bei der Wartung und Reparatur von Geräten, die oft nicht standardisiert, sondern auf spezielle Baustellenbedürfnisse zugeschnitten sind, über Anfertigung und Aufbau von Aufzeichnungsgeräten an Injektionsanlagen und Bohrgeräten, Entwurf und Bau von gesamten Anlagen aus dem Bereich der Misch-, Injektions- und Bohrtechnik, bis hin zur voll automatischen Steuerung und Überwachung von Wasserhaltungen  ist alles dabei. „Dazu gehört dann natürlich auch Unterstützung der Baustellen beim Aufbau der Anlagen, Einschulung des Personals und Support im Betrieb“, erklärt Walter Trojer. Das eine oder andere Sonder- oder Forschungsprojekt vervollständigt die Palette.

Wasserhaltung – automatisch gesteuert und überwacht

Drill-Pilot®: Zielgerichtet bohren

Die bisher größte Innovation war in ihren Augen die Entwicklung des sogenannten Drill-Pilot® (gemeinsam mit Northrop Grumman Litef, einem deutschen Sensorik-Hersteller); ein Messinstrument, mit dem sich die Ausrichtung der Bohrrichtung präzise feststellen lässt und das somit exakte Bohrungen ermöglicht. „Das hat uns viele Möglichkeiten am Sektor der gesteuerten Bohrtechnik eröffnet“, so Martin Schmidt. Das Verständnis zur Interpretation von Messergebnissen wurde dadurch wesentlich verbessert.

„Alle Projekte, die wir bisher realisieren durften, waren extrem spannend“, erinnert sich Walter Trojer, „ob es die Laservermessung in Kanada war, der Bau von kompakten Injektionsanlagen für den Tunnelbau in Chile oder die Konstruktion und der Bau eines neuen Hochleistungsmischers für große DSV Projekte unter anderem im heimischen Villach. Jedes Projekt ist für sich spannend.“

Mischanlage SEC (Kanada)

Mischanlage SEC (Kanada)

Mechatronische Injektionsanlagen für den Tunnelbau (Chile)

Injektionsanlagen für den Tunnelbau (Chile)

Vom Papierstreifen-Schreiber zum Mensch-Maschine Interface

Mechatronik hängt stark mit Digitalisierung im Bereich der Injektionstechnik zusammen. „Die Frage ist, wann reden wir von Digitalisierung?“, so Walter Trojer. „Ich behaupte jetzt einmal, es ist der Übergang von den Papierstreifen-Schreibern [Anm.: schreibende Messgeräte, die in Form eines Liniendiagramms den zeitlichen Verlauf einer Messgröße auf Papierbahnen aufzeichnen] zu den ersten Geräten, die tatsächlich Daten in digitaler Form auf die ersten Typen von Speichermedien geschrieben haben (5,25“ Disketten, später CF Karten).“ Die ersten Geräte dieser Art waren tatsächlich nicht viel mehr als digitale Papierstreifen-Schreiber, das Mensch-Maschine Interface [Anm.: Human Maschine Interface, HMI] kam erst später hinzu, „mit den ersten HMI Terminals, die eine grundlegende Darstellung der Vorgänge und auch eine Steuerung der Injektion ermöglichten.“

Einige Zeit später folgte die Umstellung auf den PC, der neben einer ansprechenden und übersichtlichen Benutzeroberfläche zusätzliche Features integrieren konnte, wie das GIN Kriterium für Injektionen [Anm.: Die Grouting Intesity Number bezeichnet den Grenzwert von Injektionsvolumen und –druck, der bei einer Injektion nicht überschritten werden darf] oder das Arbeiten mit Vorgabelisten. Der wichtigste Unterschied zwischen der Injektionstechnik von früher und heute sei „ganz klar die Möglichkeit der Fernwartung, die viel Zeit und Geld sparen hilft“, weiß Martin Schmidt. Bis heute ist der Computer mit seiner Umgebung die am besten zu handelnde und am weitesten verbreitete Plattform.

Was die Zukunft bringt: ein Ausblick

„Alles, was erfunden werden kann, ist erfunden worden!“ Diese Meinung vertrat Charles Duell, Hauptbevollmächtigter des US-amerikanischen Patentamts, bereits Ende des neunzehnten Jahrhunderts und wollte daraufhin besagtes Patentamt schließen. (Ein paar Jahrzehnte später sagte ausgerechnet Albert Einstein, einer der klügsten Köpfe der Welt, angeblich folgenden Satz: „Es gibt nicht das geringste Anzeichen, dass wir jemals Atomenergie entwickeln können.“).

Wir sind schlauer und wissen, dass wir nichts wissen. Denn die Zukunft ist bekanntlich ungewiss – klar ist aber, dass es weiterhin Innovationen und Neuerungen geben wird. „Der Trend geht in der Bauindustrie ganz klar in Richtung Digitalisierung – Stichwort Industry 4.0“, ist sich auch Martin Schmidt sicher. Das umfasst nicht nur die Reduktion von Protokollen in Papierform, sondern vielmehr eine lückenlose Erfassung aller Daten und die Übertragung aller möglichen Produktionsparameter in eine entsprechende BIM-Anwendung. „Datenspeicherung in der Cloud ist ja jetzt schon ein wichtiges Thema, um alle Daten jederzeit sofort zur Verfügung zu haben.“ Echtzeitüberwachung von Hard- wie Software wird immer mehr zum Thema. Betriebsparameter wie Serviceintervalle, Flüssigkeitsstände, Verbrauchszahlen und Co. automatisch zu überwachen, werden sicherlich bald Standard sein, so Schmidt. In Zukunft werde es für BIM und den Datenaustausch mit Maschinen eine Standardisierung geben müssen. „Bis jetzt obliegt es dem Anwender, dafür zu sorgen, dass seine Maschinendaten irgendwie in seine BIM-Software gelangen und umgekehrt. Die Herausforderung auf den Baustellen wird sein, überall und jederzeit eine Internetanbindung sicher zu stellen – was ein paar hundert Meter unter der Erde oder im 5. Untergeschoss eines Hochhauses durchaus zum Problem werden kann.“

Datenerfassung und -speicherung ist schon heute ein wichtiges Thema in der Mechatronik

Datenerfassung und -speicherung ist schon heute ein wichtiges Thema

Ein negativer Trend, den Trojer beobachtet, sei die „Ausrüstung der Geräte mit einer Vielzahl von Sensoren, die schon einen großen Teil der Produktionsparameter abdecken, aber nur noch mit herstellereigenen Bedienteilen oder Software benutzt werden können und für den Kunden kaum mehr selbst servicierbar sind.“ Geräte werden immer komplizierter, Reparaturen immer seltener möglich. „Außerdem haben wir speziell in den letzten Jahren die Erfahrung gemacht, dass von den Herstellern immer weniger Zeit in das Design und die Erprobung der Geräte investiert wird, was dazu führt, dass im tatsächlichen Betrieb oft Probleme auftauchen, die sich auf die falsche Auslegung von Komponenten oder gar das Fehlen von wichtigen Teilen zurückführen lassen.“ Hier greift die Mechatronik-Abteilung ein und bastelt, baut und erfindet.

Bei der Züblin sind zukünftige Projekte stark davon abhängig, was die Baustellen benötigen. „Wenn ich es mir aussuchen könnte – ein selbstbohrendes Bohrgerät wäre super interessant, ebenso eine Lösung für ein selbstpositionierendes Bohrgerät“, so Schmidt. Langweilig wird den innovationsgetriebenen Bastlern der Mechatronikabteilung mit Sicherheit auch in Zukunft nicht. „Gerade im Spezialtiefbau ist beinahe jede Lösung ein Prototyp, der nur für wenige Baustellen zum Einsatz kommt und für neue Projekte wieder überarbeitet und angepasst werden muss. So gibt es immer wieder etwas Neues zu tun und es stellt sich nie Langeweile oder Routine ein.“

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Gastautoren:

Walter Trojer begann seine Karriere vor 35 Jahren als Stollenelektriker als Teil eines Teams, das sich mit Steuer-Regelungstechnik und Datenaufzeichnung beschäftigte – Aufzeichnungen wurden damals noch mit Commodore 64 Computern gemacht, Protokolle auf Endlospapier gedruckt. Im Laufe der Jahre hat er sämtliche Neuerungen, die im Spezialtiefbau eingeführt wurden, selbst erlebt und Erfahrungen mit Bohrarbeiten, Injektionen und allem, was dazugehört, gesammelt. Aus der Elektronikabteilung, deren Leitung er Anfang 2000 übernommen hat, hat sich mittlerweile die Mechatronikabteilung entwickelt. Auf der Baustelle ist er das Bindeglied zwischen Kunden, Bauleitung und Mechatronik.

Martin Schmidt hat sich schon immer für Elektronik, Computer und Maschinen interessiert. Die Aufgaben des gelernten Bauingenieurs bei der Züblin sind primär administrativer Natur (Angebote, Abrechnung, Kostenrechnung, Prognosen, sowie die Betreuung der Wasserhaltungen und der Entwicklungsprojekte), aber wenn Not am Mann ist, macht er seine Hobbies zum Beruf und springt bei Gerätebau, Reparatur und Baustellensupport ein – sozusagen das Schweizer Taschenmesser der Züblin.

 

Photocredit: Züblin

Anna Riedler

Als der Orientierungssinn vergeben wurde, hatte sich Anna gerade verlaufen. Umso besser, dass ihre Arbeit mit Baustellen nur peripher zu tun hat – sie würde vermutlich nie wieder zurück ins Büro finden. Stattdessen schreibt die studierte Journalistin fleißig Texte für unsere Homepage, unseren Blog, und literaturnobelpreisverdächtige Kurzbeschreibungen.