fischer setzt neue Paradigmen

Um den Innovationsgeist seines Unternehmens zu unterstützen, hat Klaus Fischer 2019 in Tumlingen den InnovationsCampus geschaffen. Einige Resultate dieser Entwicklungszentrale hat der Unternehmer im November der Presse vorgeführt.

SensorAnchor & SensorDisc

Mit den sensorintegrierten Befestigungsprodukten SensorAnchor und SensorDisc (Foto) erhalten Anwender Aufschluss darüber, welche anliegenden Kräfte aktuell in Befestigungen vorherrschen. Die Produkte senden kabellos Daten in das Modul Construction Monitoring innerhalb des Portals myfischer. Daraufhin lassen sich die Informationen per Web-Anwendung auf dem Tablet, PC und Laptop oder mit der fischer PRO App baustellentauglich auf dem Smartphone auslesen. Dank der intelligenten Kräfteüberwachung der Befestigungen können Grenzwertverletzungen und Probleme frühzeitig festgestellt sowie Maßnahmen ergriffen werden. Mit den Informationen erhöht sich die Effizienz beim Bauwerks- und Anlagenerhalt, der Aufwand für die Wartung und Kontrollchecks der Befestigung wird reduziert. Bauwerke, für die ein Einsatz lohnenswert ist, sind beispielsweise Offshore-Anlagen, Windkrafträder oder Brücken und Tunnel.

Der SensorAnchor ermöglicht die dauerhafte intelligente Überwachung der Absolutwerte von Betriebs- und Vorspannkraft der Befestigung. Dabei handelt es sich um eine Ankerstange mit integrierter Sensorik, sodass die Kräfte direkt im Befestigungsmittel (im Kraftfluss) gemessen werden. Zum Auslesen der Messwerte ist der SensorAnchor konstant mit dem batterie- oder netzstrombetriebenen SensorGateway (Foto) verbunden. Dieses überträgt über einen speziell für das Internet der Dinge vorgesehenen Funkstandard (NB IoT) die Daten verschlüsselt in einem definierten Zyklus in die fischer Cloud. Die Vorspann- und Betriebskraft werden in Echtzeit kontinuierlich gemessen und an die Software-Anwendung Construction Monitoring übermittelt. Zum Auslesen einfach das zu prüfende SensorGateway in der App aufrufen und den angeschlossenen Anker auswählen – schon wird das aktuelle Messergebnis angezeigt. Werden selbst gesetzte Kraft-Schwellenwerte über- oder unterschritten, erfolgt eine Sofortbenachrichtigung per Push-Nachricht auf dem Smartphone oder im Browser. Der SensorAnchor ist aus hochkorrosionsbeständigem Edelstahl gefertigt. Er ist in allen Größen ab M16 erhältlich. Pro Gateway lassen sich bis zu vier Anker überwachen. Der IP67-Schutz der Elektronik sowie das stoß- und schlagfeste Gehäuse des Gateways gewährleisten Sicherheit bei Anwendungen für den Bau.

Ergänzend zum SensorAnchor präsentierte fischer die SensorDisc, eine Unterlegscheibe zur Langzeitmessung eines Vorspannniveaus herkömmlicher Schraubverbindungen. Die Messung wird dabei zum Zeitpunkt des Auslesens wiedergegeben. Um das Monitoring zu ermöglichen, ist das aus hochkorrosionsbeständigem Stahl gefertigte Produkt mit einer Mess- und Auslese-Sensorik sowie einer Antenne ausgestattet. Zusätzliche Hardware ist nicht nötig. Messgröße ist das prozentuale Vorspannniveau bezogen auf den Installationszustand. Die Daten werden mit einer kontaktlosen Technologie übertragen und können über die fischer PRO App ausgelesen werden. Durch ihre vollständig passive Elektronik ohne Batterie kann die SensorDisc über Jahre hinweg verwendet werden. Dabei wird die Energie über das vom Auslesegerät generierte elektrische Feld erzeugt und zur Versorgung des Systems genutzt. Wird die SensorDisc mit dem Smartphone berührt, überträgt dieses das Energiefeld auf die Disc, welches dann zum Messen der aktuellen Kraft in der Schraubverbindung sowie zum Zurückmelden des gemessenen Wertes an das Mobilgerät verwendet wird. Um einzusehen, wie viel Prozent der ursprünglichen Vorspannkraft noch vorhanden ist, muss nur die zu prüfende SensorDisc in der PRO App ausgewählt und gescannt werden. Zum Scannen genügt das Antippen mit einem Smartphone. Bei Bedarf lässt sich die Disc immer wieder lockern, abmontieren und an anderer Stelle einsetzen. Die Unterlegscheibe ist in Größen ab M16 erhältlich.

Der Befestigungsroboter BauBot

Der Roboter wurde mit dem Wiener Start-up BauBot entwickelt. Seit 2022 ist BauBot Teil der Unternehmensgruppe fischer. Der Befestigungsroboter arbeitet auf der Daten-Grundlage, die Ergebnis der Zusammenführung des BIM-Modells und der ausgewählten fischer Produktdaten ist. Auf dieser Basis wird der komplette Prozessablauf des Roboters, vom Verfahrweg der Plattform bis zum Bewegungsablauf des Roboterarms, vorab simuliert. In der Ausführung bohrt der BauBot in Decken, Wände und Böden selbstständig, präzise und schnell alle geplanten Bohrpunkte. Position, Durchmesser und Tiefe der Bohrlöcher sind im BIM-Modell definiert. Der Bohrerwechsel zwischen diversen Durchmessern und bei auftretendem Verschleiß funktioniert automatisch, genauso das zulassungskonforme Reinigen der Bohrlöcher. Die Absaugvorrichtung verhindert ebenfalls den Austritt von Bohrstaub. Nach der Bohrlochreinigung wird das Bohrloch markiert, sodass es den einzelnen Gewerken zuordenbar ist. Im letzten Schritt entnimmt der BauBot vollautomatisch die ausgewählten Anker z.B. fischer Bolzenanker in den Größen M6-M16 aus dem mitgeführten Magazin und bringt diese zulassungskonform in den Untergrund ein. Bohrlöcher in Stahlbeton kann er im Durchmesser 6-18 mm erstellen.

Alle Bohr- und Setzdaten sind aufgrund des integrierten Kraft- und Momenten-Sensors überwachbar und werden aufgezeichnet, sodass eine detaillierte Dokumentation sämtlicher Installationsparameter zur Verfügung steht. Diese Daten werden im BIM-Modell zur Nachverfolgbarkeit hinterlegt. Die integrierte Videokamera dokumentiert den Prozessablauf als Videomaterial.

Federmodelle mit C-FiXperience

Viele Anwendungen erfordern Dübel-Anordnungen, welche die Regelungen in den gültigen Bemessungsnormen und Leitlinien nicht abdecken. Die europäische Norm EN 1992-4 beschränkt sich auf rechteckige Anordnungen von bis zu neun Dübeln mit maximal 3 x 3-Konfiguration in allen Belastungsrichtungen. Für zugbelastete Verankerungen fordern die Vorschriften zudem eine ausreichende Ankerplatten-Steifigkeit, die jedoch nicht näher definiert und geregelt ist. Die Verwendung von linearen oder nichtlinearen Federmodellen in Kombination mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) ermöglicht, anders als derzeitige Verfahren, das Verhalten des gesamten Befestigungssystems zu beschreiben. So berücksichtigt die Methode bei der Bemessung die Dübel- und Ankerplattensteifigkeit realer Befestigungssituationen sowie die realitätsnahe Kraftverteilung der einzelnen Dübel in einer Gruppenbefestigung.

Nichtlineare Federmodelle können zur Optimierung von Anwendungen eingesetzt werden, für die es aktuell keine Bemessungsregeln gibt. Nicht-lineare Federmodelle erlauben die unmittelbare Berechnung des Widerstands einer Ankergruppe unter Berücksichtigung der Ankerplattengeometrie und des nichtlinearen Lastverschiebungsverhaltens jedes einzelnen Ankers bei beliebigen Ankeranordnungen. Bei der Verwendung des nicht-linearen Federmodells sind keine zusätzlichen Steifigkeitsnachweise erforderlich, und die Kraftverteilung zwischen den Dübeln sowie der Widerstand einer Gruppe kann direkt aus der Analyse erhalten werden. So berücksichtigt die Bemessungsmethode das tatsächliche nichtlineare Verhalten von Verankerungen unter Belastung.

Das FEM-Modul kann unter verschiedenen Bemessungsbedingungen aktiviert werden. Um die Ankerplattensteifigkeit zu optimieren, lassen sich in der Software die erforderliche Mindestdicke der Ankerplatte mit einem Klick berechnen und die Ankerplattendicke erhöhen, das angeschlossene Profil vergrößern, Aussteifungen positionieren oder ein anderes Ankersystem zur besseren Kraftverteilung auswählen. Insgesamt können mehrere Lastfälle definiert und berechnet werden. Planer können den Nachweis der ausreichenden Ankerplattensteifigkeit erbringen und die Bemessung nach normkonformen Verfahren durchführen. Dabei werden die Verformungen, Spannungen und Ankerkräfte für den maßgebenden oder einen ausgewählten Lastfall angezeigt und realitätsnah dargestellt. Zusätzlich kann ein Nachweis des gesamten Fußpunktes über die Stahlspannungen, Schweißnähte, Lochleibung und Betondruckspannungen zu führen.                              www.fischer.de