Motivation
Durch die massiven urbanen Entwicklungen gehört Beton zu den meistgenutzten Baumaterialien weltweit. Betonfertigteile werden für Wohnungs-, Gewerbe-, Tunnel-, Straßen- und Tiefbau verwendet. Um eine nachhaltige Entwicklung im Bereich des Betonbaus zu erzielen, muss der qualitativ hohe Anspruch bei der Herstellung von Betonfertigteilen sichergestellt werden, um deren Dauerhaftigkeit und Sicherheit zu erhöhen und einen möglichen Ausschuss zu verhindern. Dazu ist es notwendig, wesentliche innere Strukturmerkmale der im Betonfertigteil verwendeten Betone bei deren Fertigungsprozess, insbesondere in der Erhärtungsphase, detailliert zu bestimmen bzw. zu kennen. Damit können beispielsweise unerwünschte thermisch induzierte Risse oder Risse infolge sich einstellender Verformungsprozesse wie Schwinden vermieden werden. Des Weiteren ist es relevant, die Betonfestigkeitsentwicklung zu verfolgen, um den optimalen Ausschalzeitpunkt in der laufenden Betonfertigteilproduktion festlegen zu können. Gegenwärtig wird bei der Neuprojektierung eines Betonfertigteilbetons oder bei Änderungen der Produktionsbedingungen in der Betonfertigteilherstellung noch eine „Trial-and-Error“-Methode angewendet, um die optimalen Prozessparameter zu identifizieren.
Ziele und Vorgehen
Ziel des Vorhabens ist es, ein KI-gestütztes Diagnose- und Prognosewerkzeug für die Betonfertigteilindustrie prototypisch zu entwickeln, mit dem die Prozesse während der Erhärtungsphase des Betons optimiert werden sollen, um potenzielle Fehler im Ablauf frühzeitig zu erkennen und zu vermeiden. Während der Erhärtungsphase sind oft nur die Umgebungsbedingungen bekannt, unter denen das Betonfertigteil seinen mechanischen Widerstand entwickelt. Um jedoch die Festigkeitsentwicklung und die Rissneigung zu bestimmen, werden die sich zeitlich verändernden inneren Strukturmerkmale des Fertigteilbetons benötigt. Zur Lösung dieser Problematik sollen physikalische und erfahrungsbasierte Ansätze kombiniert werden, um eine mögliche Rissbildung und die Festigkeitsentwicklung des Betonbauteils mit Hilfe von KI zu erkennen und zu überwachen.
Innovationen und Perspektiven
Das hier zu entwickelnde KI-Modell und Softwaremodul soll in die Entwicklung von Anwendungssoftware einfließen und den mittelständischen Unternehmen der Betonfertigteilindustrie zur Verfügung gestellt werden. Das Softwaremodul soll zudem in bestehende Produktions-, Organisations- und Managementsysteme integriert werden können. Dies würde Betonbauteilherstellern Rückschlüsse auf die Einstellung von Produktionsparametern ermöglichen, um Betonfertigteile kosten- und ressourceneffizienter herzustellen. Außerdem wird das Vorhaben die Digitalisierung der deutschen mittelständischen Unternehmen in der Betonfertigteilindustrie vorantreiben, die Herstellung von Betonbauteilen nachhaltig verbessern und den hohen CO₂-Ausstoß, der bei der Produktion von Betonfertigteilen entsteht, reduzieren.