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DefAhS – Definierter Abtrag hocharmierter Stahlbetonstrukturen

Laufzeit:01.10.2013 - 30.09. 2016
Förderung:BMBF
Kontakt:hessifw.uni-hannover.de

Bild DefAhS – Definierter Abtrag hocharmierter Stahlbetonstrukturen

Beim Rückbau von Nuklearanlagen stellt die Dekontamination und fernhantierte Zerkleinerung von Stahlbetonen einen zentralen Punkt dar. Hauptziel ist es, das kontaminierte Material selektiv abzutragen, um das verbleibende Material, das bezogen auf die Gesamtanlage bzw. Gesamtmassen den überwiegenden Anteil darstellt, dem normalen Recyclingkreislauf zuführen zu können. Für die wenige Millimeter tiefe Oberflächendekontamination stehen einige Verfahren zur Verfügung, die stetig optimiert und weiterentwickelt werden. Ein Problem besteht aktuell in dem Abbruch und selektiven Tiefenabtrag von Stahlbetonen, z.B. bei Rissen oder Ausbrüchen, so dass die Oberflächen im Anschluss freimessbar sind. Im Projekt DefAhS wird ein Ansatz zur Lösung dieser Problematik mittels eines kombinierten Abtragswerkzeugs verfolgt. Während der Abtrag von reinem Beton mit einem angeregten Hinterschneidverfahren erfolgt, das sehr hohe Abtragsleistungen bei relativ geringen Arbeitskräften ermöglicht, sollen bewehrte Bereiche mittels eines Fräsverfahrens im Trockenschnitt abgetragen werden.

Der Schwerpunkt liegt hierbei in der Steigerung der Abtragsleistung und der Werkzeugstandzeit des Trockenfräsprozesses sowie der Optimierung des Hinterschneidwerkzeugs für maximale Abtragsleistungen bei geringen Reaktionskräften. Der Abtrag von Stahlbeton erfordert die Bearbeitung zweier in ihren Materialeigenschaften stark unterschiedlicher Werkstoffe. Hier steht dem spröden Beton der duktile Stahl direkt gegenüber. Die gewählten Verfahren ermöglichen es, beide Werkstoffe abzutragen, jedoch mit definierten Einsatzgrenzen. Auftretende Probleme und Fragestellungen werden detailliert untersucht und so die Grundlage für eine spätere Entwicklung eines praxistauglichen Abtragsgerätes gelegt.

Die bisher nicht gelösten und die für dieses Projekt sowie die mögliche Praxisanwendung grundlegenden Fragestellungen sind:

1.       Die Abtragsleistung beim Fräsprozess,

2.       Die Schädigung des Hinterschneidwerkzeugs beim Kontakt mit Stahl,

3.       Die kinematische und verfahrenstechnische Umsetzung der Technologie-Kombination

4.       Die Einbindung des Materialabtransportes in Bezug auf kerntechnische Anlagen.

Gerade der Fräsprozess stellt eine Begrenzung des Gesamtsystems in der Abtragsleistung dar. Der Schnittprozess ist heute im Vergleich zur angeregten Hinterschneidtechnik langsam und unterliegt bei der Anwendung von Standard- Wendeschneidplatten aus der Stahlbearbeitung auf Grund der Abrasivität des Betons einem großen Verschleiß. Durch eine gezielte Schneidstoffentwicklung, die Ermittlung geeigneter Betriebsparameter, der Definition einer optimalen Schneidengeometrie und der Festlegung der Gesamtwerkzeuggeometrie sollen die Grundlagen für eine wirtschaftliche Anwendung der Frästechnik bei der Stahlbetonbearbeitung gelegt werden.

Im Gegensatz dazu ermöglicht die Anwendung der angeregten Hinterschneidtechnologie einen Schneidprozess, bei dem spröde Materialien effizient abgetragen werden können. Das Verhalten beim Schneiden von Beton ist jedoch weitestgehend unbekannt. Durch die eingeleiteten Schwingungen und das unterschiedliche Verhalten bei verschiedenen Werkstoffen bzw. Betonzusammensetzungen ist es erforderlich, die Technologie in Bezug auf den Anwendungsfall zu untersuchen und zu optimieren.

Ein wesentlicher Punkt dabei ist die Beschränkung der Hinterschneidtechnologie auf spröde Materialien. Infolge dessen ist eine genaue Unterscheidung des zu bearbeitenden Werkstoffes erforderlich, um das geeignete Abtragswerkzeug zu wählen. Hierdurch bedingt sich die Konzeption und Entwicklung eines entsprechenden Detektionssystems, welches die Grundlage für die präzise Steuerung des Werkzeuges beim Abtrag von Stahlbeton darstellt. 

Durch die Forschungsarbeit soll die Leistungsfähigkeit der Verfahren signifikant gesteigert und an die Anforderungen eines Systems zum gezielten Abbruch und Rückbau von Stahlbetonstrukturen hin angepasst werden. Im Mittelpunkt steht hierbei die gesamte Prozesskette, vom Abtrag bis zur Zerkleinerung und endlagergerechten Verpackung, insbesondere unter dem Aspekt der Minimierung von Sekundärabfall.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist ein neues und universell einsetzbares System, das es den Rückbauern zum ersten Mal ermöglicht, hochbewehrten Stahlbeton in einem definierten Abtragsbereich und mit nur einem Abtragssystem rückzubauen und dabei den Personaleinsatz zu minimieren. Die grundlegende konstruktive Ausführung des Werkzeugsystems soll die Adaption an verschiedene vorhandene Trägersysteme ermöglichen und so zu einer möglichst einfachen Integration in den praktischen Rückbaubetrieb führen.

Die Nutzung vorhandener Synergien soll die Grundlage zu einer ganzheitlichen verfahrenstechnischen Kette vom optimalen Abtrag und der Zerkleinerung bis zur endlagergerechten Verpackung bilden. Wird diese Kette mit den aktuell angewandten Verfahren verglichen, so kann zwar der Beton bereits fernhantiert abgetragen, die Bewehrung hingegen muss in einem zweiten Arbeitsgang mit diversen Schneidgeräten separat getrennt werden. Der Vorteil der neuen Gerätetechnik liegt darin, dass sowohl der Beton als auch anstehender Stahl gemeinsam abgetragen werden.

 

 

 

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