Untertagefahrzeuge sind im Gegensatz zu den im Standardbau eingesetzten Lkw-Betonpumpen deutlich bodennäher, robuster und wendiger gebaut (oft mit einem knickgelenkten Fahrgestell). Schließlich müssen sie sich auf engsten Räumen ungehindert bewegen können. Dazu ist meist ein geländegängiges Trägerfahrzeug mit einem flexiblen, ferngesteuerten Spritzarm, einer Hochleistungsbetonpumpe sowie Vorrichtungen zum Auftragen und Dosieren von Abbindebeschleunigern ausgestattet. Mit diesen Komponenten kann der Beton nicht nur gepumpt, sondern auch schichtweise auf Wände und Decken gespritzt werden.
Höchste Anforderungen
Bevor ein neues Spezialfahrzeug jedoch in Serienproduktion geht, evaluieren Hersteller den Prototyp in aufwendigen Testreihen im Labor wie auch im Feldeinsatz. Ziel ist die optimale Dimensionierung von Komponenten sowie die Wahl geeigneter Werkstoffe und Dämpfungsmaßnahmen, um die negativen Auswirkungen von Schwingungen zu minimieren. Denn für Maschinen und Fahrzeuge, die starken Belastungen ausgesetzt sind, ist eine lange Lebensdauer von herausragender Bedeutung. Und um die hohen Kundenerwartungen hinsichtlich Leistung, Qualität und Langlebigkeit zu erfüllen, müssen Fahrzeuge, Ausrüstung und Komponenten ständig weiterentwickelt und verbessert werden.
Zugleich steigen die Anforderungen an Spezialfahrzeuge kontinuierlich an, da im Untertagebau immer tiefer, automatisierter und leistungsorientierter gearbeitet wird. Betreiber erwarten maximale Maschinenverfügbarkeit bei gleichzeitiger Minimierung des Wartungsaufwands und ungeplanter Ausfallzeiten. Daher legen die Hersteller Wert darauf, die dynamischen Belastungen besser zu verstehen, denen das Fahrzeug während seines gesamten Betriebszyklus ausgesetzt ist. Wertvolle Erkenntnisse dafür liefern detaillierte Schwingungsanalysen während der Entwicklungsphase: Sie ermöglichen den Ingenieuren, Konstruktionen zu optimieren, Ermüdung an Schweißverbindungen und mechanischen Baugruppen zu reduzieren und die Gesamtlebensdauer zu verbessern – bevor das neue Spezialfahrzeug in Serie geht.
Rauscharme Inertialsensoren
In ihren anspruchsvollen Test- und Innovationszyklen können sich Hersteller von Spritzbetonmaschinen auf die äußerst präzise, robuste und flexible Sensortechnologie von ASC verlassen. »Die Pump- und Sprühvorgänge verursachen wesentliche Stöße und Vibrationen an der Karosserie und am Fahrgestell dieser Maschinen«, sagt Renate Bay, Geschäftsführerin von ASC Sensors. »Dazu kommen unebene Böden, Schlaglöcher und viele andere Hindernisse, wenn das Trägerfahrzeug zu den Untertagebaustätten fährt und dort manövriert.« Zur adäquaten Erfassung und Analyse dieser Impulse im Produktentwicklungsprozess werden triaxiale »ASC 5511LN«-Beschleunigungssensoren am Rahmen und weiteren Stellen des Prototyps angebracht.
Accelerometer vom Typ »ASC 5511LN« basieren auf bewährter MEMS-Technologie und dem kapazitiven Funktionsprinzip. Sie verfügen über einen breiten Messbereich von 2 bis 400 g. Die integrierte Elektronik ermöglicht einen differentiellen analogen Spannungsausgang (±4 V FSO) und flexible Spannungsversorgung von 6 bis 40 VDC. Alle LN-Beschleunigungssensoren (Low Noise) von ASC zeichnen sich laut eigener Aussage »durch ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis aus, das für anspruchsvolle Messungen kleinster Frequenzen und Amplituden in allen drei Freiheitsgraden unerlässlich ist«.
Punktgenaue Messungen
Ein wesentlicher Vorteil des kompakten ASC-Sensordesigns besteht laut Unternehmen darin, dass die Sensoren in unmittelbarer Nähe kritischer Komponenten installiert werden können. Dadurch können Messingenieure auch lokal begrenztes Schwingungsgeschehen präzise erfassen. Die Werte vieler Messpunkte lassen sich anschließend miteinander korrelieren, um ein Gesamtbild zu erstellen: Von zentralem Interesse ist, wie sich Kräfte während des Fahrens und des Pump- und Sprühvorgangs umfassend über das Fahrzeug hinweg ausbreiten. Diese Daten dienen nicht nur der Validierung von Simulationsmodellen. Sie verkürzen auch die Entwicklungszyklen, indem sie gezielte Konstruktionsverbesserungen ermöglichen und den Bedarf an kostspieligen Iterationen von Prototypen reduzieren.
