Digitaler Zwilling Oszillationswalze

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Frédéric Otto

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Optimierung des Einsatzes der Oszillationswalze durch Abstimmung der Betriebsparameter auf die Asphalteigenschaften

Problemstellung

Die derzeit in den Bauverträgen verankerten Verfahren zur Verdichtungskontrolle erfolgen nach wie vor punktuell anhand von Ausbaustücken. Nachteile bei diesem Verfahren sind, dass es einen Eingriff in die Fahrbahnsubstanz darstellt, dass es keinen allgemeinen Rückschluss auf die Qualität der umgebenden Asphaltschicht erlaubt und dass es zu einem Zeitpunkt stattfindet an dem keine Nachbesserung erfolgen kann (nach Auskühlen der Schicht). Es sind daher alternative Verfahren zur zerstörungsfreien Überwachung der Verdichtung während des Walzprozesses erforderlich. Insbesondere bei der Technik der Oszillationsverdichtung existieren im Bereich der Asphaltverdichtung derzeit keine etablierten Verfahren.

Projektziel

Das Forschungsvorhaben befasst sich mit den Grundlagen für die Entwicklung der Oszillationswalze und der Asphaltschicht als Cyber-Physisches System. Dieses System setzt sich aus einem „realen Zwilling“ (Walze mit Oszillationsbandage die mit Sensoren ausgestattet ist) und einem „digitalen Zwilling“ (virtuelles Modell der Oszillationsbandage und Asphaltschicht) zusammen. Dabei wird durch den Realen Zwilling ein digitaler Schatten in Form von Messdaten erzeugt, welcher an den virtuellen Zwilling übergeben wird. Dieser wertet diese Daten aus und interpretiert diese, sodass eine Aussage über den Ist-Zustand am realen Zwilling (Schlupf, Verdichtung) getroffen werden kann.

Durchführung

  • Messkonzept zur Erfassung von relevanten Kenngrößen an der Oszillationsbandage und im Asphalt
  • Entwicklung des virtuellen Zwillings und numerische Studien bezüglich der wechselseitigen Beziehung zwischen dem Bewegungsverhalten der Bandage, den Eigenschaften der Asphaltschicht (Struktur, Material) und den zwischen beiden Kontaktpartnern herrschenden Bedingungen
  • Validierung anhand von Messungen durch den realen Zwilling
  • Ableitung eines automatisierten Verfahren zur Interpretation der Messdaten durch den realen Zwilling

Auftraggeber:

Hamm AG

Jahr der Fertigstellung:

2020

Bearbeiter:

Dr.-Ing. Frédéric Otto

  Oszillationswalze Urheberrecht: isac