Neue Ansätze bei der Qualitätsüberwachung im Straßenbau – QUAST

Bedingt durch die Vorortfertigung bei unterschiedlichen Umgebungs- und meteorologischen Bedingungen und die dezentrale Materialbereitstellung, liegen im Straßenbau deutlich größere Qualitätsschwankungen vor als in den Bereichen der industriellen Produktion. Beim Bau einer Straße sind komplizierte und nicht immer präzise planbare Aufgaben zu bewältigen. Die Prozessstabilisierung und somit auch die Entlastung der Baustelle vor Ort stellen eine enorme Herausforderung dar. Diese Herausforderung sollte im Projekt „Neue Ansätze bei der Qualitätsüberwachung im Straßenbau (QUAST)“ bearbeitet werden.

Das Ziel des Projekts war die Reduzierung von qualitätsmindernden Schwachstellen beim Einbau von Asphalt im Verkehrswegebau durch die flächendeckende Qualitätsüberwachung der maßgeblichen Belagsparameter wie Einbaubreite, -dicke, -querprofil, Längsebenheit und Verdichtungsgrad.

Die Überwachung der Qualität sollte nicht erst nach Fertigstellung des Einbauprozesses erfolgen, sondern mit einem neuen Lösungsansatz schon während des Bauprozesses. Hierbei sollten neue Messverfahren und Sensortechniken realisiert werden, sodass beim letzten Walzübergang Daten zur „fertigen Schicht“ geliefert werden können. Die ermittelten Daten beim letzten Walzübergang sollten Regelabweichungen der maßgeblichen Belagsparameter erkennen, um so mögliche Korrekturen an den Fertiger und die weiteren Walzen zu übermitteln. Hierdurch besteht die Möglichkeit, während des Einbauprozesses bei unzulässigen Abweichungen frühzeitig gezielte Korrekturen in Echtzeit an einer oder ggf. gleichzeitig mehreren Stellen im Asphalteinbau vornehmen zu können. Zur Untersuchung des neuen Qualitätsüberwachungssystems wurden im Laufe des Projekts mehrere Feldversuche durchgeführt. Hierdurch bestand jederzeit die Möglichkeit, aktuelle Entwicklungen an den Maschinen (Straßenfertiger und Walzen) zu kalibrieren und auf die realen Einbaubedingungen anzupassen. Die frühzeitigen Erprobungen waren von großer Bedeutung, da hiermit auch das Lasersystem zur Höhenabstandsmessung erprobt werden konnte, was für das Projekt QUAST und die Beteiligten eine wichtige Grundlage, bezogen auf die Ermittlung der Längsebenheit und der Schichtdicke, darstellte.

So konnten im Verlauf des Projekts Mess-, Informations- und Kommunikationssensoren entwickelt werden, die es ermöglichten, den IST-Zustand -bezogen auf die maßgeblichen Belagsparameter- der eingebauten Fahrbahnoberfläche aufzunehmen und diese entsprechend mit den SOLL-Wertvorgaben zu vergleichen, um ggf. bei Abweichungen eingreifen zu können.

Zum Abschluss des Projekts wurden die im Projekt verwendeten Demonstrator-Maschinen (BOMAG-Fertiger und BOMAG-Walze) mit den entwickelten Messsystemen und Steuerungskonzepten ausgestattet und auf einer Abschlussveranstaltung auf dem Testgelände des Projektpartners MOBA Mobile Automation AG in Limburg an der Lahn der Fachöffentlichkeit demonstriert.

Die Mehrwerte durch die Ergebnisse sollten neue Messverfahren zur Qualitätskontrolle schon während des Einbauprozesses sein. Mit einer erfolgreichen Überprüfung der Ergebnisse bezogen auf die Praxistauglichkeit könnten konzernweitbestehende Walzen nachträglich mit diesen Messsystemen umgerüstet werden.

Die erzielten Ergebnisse des Projektes fließen in das aktuelle Forschungsprojekt „Robot Straßenbau 4.0“ (siehe Projektvorstellung – Kollege Maschine) ein.