Baustellenwerkzeuge im Fokus

TH Köln forscht an präziser Verschleißprognose.

Werkzeuge zur Bodenbearbeitung sind auf Baustellen starken Belastungen ausgesetzt. Wie hoch die Abnutzung genau ist und wann mit einem Versagen der Maschinen zu rechnen ist, lässt sich jedoch nur schwer vorhersagen. Ein interdisziplinäres Forschungsprojekt der TH Köln will daher eine neue Methodik erarbeiten, um den Verschleiß besser abschätzen und somit reduzieren zu können.

„Verschleißprognosen auf Baustellen sind eine komplexe Materie, bei der unter anderem die Bodenbeschaffenheit, die Gestaltung und das Material des Werkzeugs sowie die Art der Bewegung einen Einfluss haben. Bisher verwendete Testverfahren im Labor lassen sich kaum auf die realen Bedingungen übertragen“, erläutert Projektleiter Prof. Dr. Christoph Budach vom Institut für Baustoffe, Geotechnik, Verkehr und Wasser der TH Köln.

Um künftig zuverlässigere Vorhersagen treffen zu können, arbeiten Expert*innen aus den Fachbereichen Geotechnik und Tunnelbau, Baumaschinen und Simulation sowie Werkstoffkunde im Projekt „VerA: Verschleißreduzierung an Werkzeugen von mobilen Arbeitsmaschinen“ zusammen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Erprobung einer neuen Methodik, die vor allem die Wechselwirkung zwischen Boden, Werkzeug und Werkstoff beachtet. Durch systematische Versuche mit verschiedenen Bodenarten und Materialien sowie durch computergestützte Simulationen möchte das Team ermitteln, inwiefern die einzelnen Faktoren die Abnutzung beeinflussen.

Simulation und Praxistest

„In einem ersten Schritt werden wir Untersuchungen zur so genannten Abrasivität von Böden vornehmen – also dem Umfang des Schadens, den der Baugrund an einem Werkzeug verursachen kann. Zudem geht es um die bestmögliche Beschreibung der relevanten Materialeigenschaften des Werkzeuges und eine geeignete Messstrategie. Diese Daten fließen dann in eine Simulation, mit der wir die Vorgänge während des Arbeitsprozesses auch digital darstellen können“, sagt Prof. Dr. Peter Erdmann vom Institut für Bau- und Landmaschinentechnik.

Die gewonnenen Erkenntnisse werden anschließend an einem ausgewählten Arbeitsprozess mit einem realen Werkzeug im Laborversuch und als Simulation nachgebildet. Dabei soll eine Methodik entstehen, die es ermöglicht, die Abrasivität und den Verschleiß für den betrachteten Prozess nachzuvollziehen. „Wenn wir eine entsprechende Vorhersagemethode entwickelt haben, soll das betrachtete Werkzeug in seiner Konstruktion und eventuell auch in Bezug auf die verwendeten Werkstoffe optimiert werden, um die Abnutzung im Prozess zu reduzieren. Unser neues Werkzeug wird dann unter Baustellenbedingungen getestet“, erläutert Prof. Dr. Danka Katrakova-Krüger vom Institut für Allgemeinen Maschinenbau. Die Ergebnisse aus diesem speziellen Anwendungsfall sollen dann auf andere Böden und Werkzeuge übertragbar sein.

Das Forschungsprojekt „VerA: Verschleißreduzierung an Werkzeugen von mobilen Arbeitsmaschinen“ wird gefördert über das Programm FF HAW-Kooperation des Ministeriums für Kultur und Wissenschaft des Landes Nordrhein-Westfalen.

Die TH Köln zählt zu den innovativsten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften. Sie bietet Studierenden sowie Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland ein inspirierendes Lern-, Arbeits- und Forschungsumfeld in den Sozial-, Kultur-, Gesellschafts-, Ingenieur- und Naturwissenschaften. Zurzeit sind rund 25.000 Studierende in etwa 100 Bachelor- und Masterstudiengängen eingeschrieben. Die TH Köln gestaltet Soziale Innovation – mit diesem Anspruch begegnen wir den Herausforderungen der Gesellschaft. Unser interdisziplinäres Denken und Handeln, unsere regionalen, nationalen und internationalen Aktivitäten machen uns in vielen Bereichen zur geschätzten Kooperationspartnerin und Wegbereiterin.

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