Makineo GmbH Zwei 3D-Fräsprojekte im direkten Vergleich 24. Juli 2023

Im Sommer beziehungsweise Frühherbst 2022 ergab sich für Makineo die Gelegenheit, zwei Fräsprojekte im Straßenbau fast zeitgleich zu betreuen. Marco Michaelis, zuständig für Service und Training, nennt die grundsätzlichen Anforderungen in diesem Bereich: »Es hängt von verschiedenen Faktoren ab, welche 3D-Fräslösung für den Kunden die richtige ist. Das Wissen rund um den Baustellenablauf, der geplante Maschineneinsatz, die Genauigkeitsanforderungen und vermessungstechnische Aspekte entscheiden letztendlich, welche Steuerung mit welchen Komponenten (TPS oder GNSS) zum Einsatz kommt.« Als autorisierter Händler und Service-Partner der Leica Geosystems bietet das deutsche Unternehmen nach eigener Aussage den Vertrieb sowie die fachliche Beratung rund um die digitalen Bauprozesse im Hoch- und Tiefbau und agiert dabei als einziger Dienstleister sowohl deutschlandweit als auch international.

Sanierung einer Bundesstraße

Das erste Projekt war die Sanierung der Bundesstraße B293 zwischen Gemmingen und Schwaigern auf neun Kilometern. Dabei wurde der Straßenverlauf planerisch derart verändert, dass dieser den aktuellen Ansprüchen der Fahrdynamik und -physik entspricht. Hierzu gehören Überhöhungen im Kurvenbereich, um die Sicherheit auch bei höheren Geschwindigkeiten zu steigern, und die Schaffung von Gefällen, um Niederschläge schnell ableiten zu können. Für Marco Michaelis war das Kopieren der bestehenden Fahrbahnoberfläche keine Option – eine ideale Anwendung also für das Differentialfräsen. Konkret wurde dem Kunden für seine beiden Wirtgen W250 Fi Fräsen je eine Leica iCon site Lösung mit GNSS-Positionierung und der Differentialfräs-Applikation vorgeschlagen. Die B293 weist auf diesem Streckenabschnitt viele kurze Kurven auf und ist an den Rändern stark bewachsen, was bei der Verwendung einer tachymetrisch gesteuerten Lösung zu erheblichem Mehraufwand geführt hätte.

Tachymetergesteuerter Ansatz

Hingegen lag die Aufgabenstellung bei der Sanierung der Autobahn A7 auf einer Fläche von insgesamt 100 000 m2 anders. Die Herausforderung ergab sich aus der hohen Genauigkeitsanforderung bei sehr unterschiedlichen Frästiefen. An manchen Stellen sollten beispielsweise nur wenige Millimeter abgetragen werden. Aufgrund des schon vorhandenen Festpunktfeldes, des Fahrbahnverlaufs und des beabsichtigten Arbeitsablaufs bot es sich daher an, hier das 3D-Fräsen mittels tachymetergesteuertem Ansatz durchzuführen.

Zum Einsatz kam die Maschinensteuerung Leica MC1 in Verbindung mit einem Leica TS16. Dieses Setup bietet laut Aussage von Marco Michaelis eine benutzerfreundliche Anwenderoberfläche in Verbindung mit einer sehr genauen Auflösung – auch dort, wo die GNSS-Positionierung an technische Grenzen stößt, zum Beispiel unter den vorhandenen Brücken. Diese Art des Verfahrens stellte dann auch die perfekte Lösung dar. Die begleitende Vermessung erfolgte durch die Firma Wuttke Ingenieure, deren Aufgabenbereich das Kontrollaufmaß, die Aufstellung der Tachymeter und Qualitätsprüfung als Dienstleistung auf der Baustelle umfasste.

Beim konventionellen 3D- Fräsen, egal ob mit GNSS oder TPS, wird bekanntlich mit einem Datensatz gearbeitet: dem Oberflächen- oder Straßenmodell, das sich maßgeblich auf die absoluten Höhen der Soll­oberfläche stützt. Ein Tachymeter bestimmt mittels verfolgtem 360°-Prisma die Position der Maschine, und die Frästrommel wird entsprechend dieser Position auf die hinterlegte Höhe abgesenkt bzw. angehoben. Der Ist-Bestand spielt für die Steuerung keine Rolle.

Für das Differentialfräsen hingegen wird auf zwei Modelle gesetzt: zum einen die Bestandsoberfläche und zum anderen das Soll-Modell der Planungsdaten. Über den Vergleich aus Soll- und Ist-Höhen wird ein Differenzmodell erzeugt, dessen Auflösung und Genauigkeit im Wesentlichen von der Qualität des Aufmaßes der Bestandsfläche abhängt. Entscheidend ist nun lediglich die Frästiefe und nicht mehr die absolute Höhe – ähnlich wie beim Kopierfräsen mit manuell angepasster Frästiefe. Dieser Wert wird entsprechend der aktuellen Maschinenposition von der Leica iCon site Software – einer einfachen Bedienoberfläche, die der Leica iCon Rover-Stab-Lösung entspricht – direkt auf den Controller der Maschine übertragen. Dieser bringt daraufhin die Frästrommel automatisch auf die richtige Tiefe. Das bisherige Aufsprühen der Werte und die manuelle Eingabe auf dem Controller entfallen, wodurch Fehler minimiert werden können.

Der Fahrer muss sich beim Differentialfräsen nur noch auf wenige Faktoren konzentrieren: die Fahrtrichtung, Geschwindigkeit und den Materialtransport. Kontrollmessungen sind nur noch gelegentlich nötig. Um die Vorteile des Differentialfräsens voll nutzen zu können, sind eine gute GNSS-Signalabdeckung und die Qualität des Bestandsaufmaßes entscheidend.