AAC und 3D-Betondruck – Wie moderne Inline-Messtechnik Produktionsprozesse optimiert

Die Baustoffindustrie steht zunehmend unter Druck, Produktionsprozesse effizienter, nachhaltiger und stabiler zu gestalten. Besonders bei der Herstellung von autoklaviertem Porenbeton (AAC – Autoclaved Aerated Concrete) sowie im Bereich des 3D-Betondrucks gewinnen präzise Inline-Messverfahren immer mehr an Bedeutung.

Kontinuierliche Prozessdaten ermöglichen eine deutlich bessere Kontrolle kritischer Produktionsparameter und helfen dabei, Qualitätsschwankungen, Ausschuss und unnötigen Ressourcenverbrauch zu reduzieren.

AAC – Ein wachsender Markt mit hohen Anforderungen

AAC zählt weltweit zu den wichtigsten modernen Baustoffen. Das leichte und gleichzeitig wärmedämmende Material wird aus Sand, Kalk, Zement, Gips, Aluminiumpulver und Wasser hergestellt.

Mit weltweit mehreren tausend Produktionsanlagen wächst der Bedarf an automatisierten und stabilen Produktionsprozessen kontinuierlich.

Gleichzeitig steigen die Anforderungen an:

• Produktqualität
• Energieeffizienz
• Materialeinsatz
• Prozessstabilität

Bereits kleine Abweichungen in der Zusammensetzung können die Eigenschaften des fertigen Baustoffs erheblich beeinflussen. Deshalb ist die Kenntnis der Bedingungen im Prozess als auch die Kenntnis über das Medium wichtig. Inline Prozessmesstechnik kann produzierenden Unternehmen dabei helfen Änderungen an den Prozessbedingungen frühzeitig zu erkennen und den Prozess besser zu steuern.

Kritische Prozessparameter in der AAC-Produktion

Besonders relevant sind Feuchtigkeit und Dichte innerhalb des Herstellungsprozesses.

Feuchtemessung von Sand

Vor dem Mahlprozess wird der Sand über Fördertechnik der Kugelmühle zugeführt. Die Feuchtigkeit des Materials beeinflusst dabei direkt:

• Mahlverhalten
• Energieverbrauch
• Partikelgröße
• Stabilität der späteren „Slurry“

Zu trockener Sand erschwert die Verarbeitung und erhöht den Energiebedarf. Zu feuchter Sand führt dagegen zu instabilen Mischungsverhältnissen.

In vielen Produktionsanlagen erfolgt die Kontrolle noch immer über manuelle Laborproben in größeren Zeitabständen. Prozessabweichungen werden dadurch oft erst verspätet erkannt. Ein geeigneter und effizienterer Ansatz kann der Einsatz von Inline Prozessmesstechnik sein. Insbesondere für die Bestimmung der Restfeuchte und Dichte.

Inline-Dichtemessung für stabile Slurry-Prozesse

Ein weiterer entscheidender Parameter ist die Dichte der Sand-Slurry.

Sie beeinflusst unter anderem:

• Porenbildung
• Festigkeit
• Mischverhalten
• Aushärtungsprozess

Bereits geringe Dichteabweichungen können zu einer schlechteren Qualität oder instabilen Produktionsbedingungen führen. Im schlimmsten Fall kommt es zu einer Fehlcharge. Kontinuierliche Inline-Dichtemessung ermöglicht hier eine deutliche Verbesserung der Prozesskontrolle.

Mikrowellenbasierte Inline-Messtechnik

Moderne Mikrowellen-Messsysteme ermöglichen die kontinuierliche Überwachung von Dichte und Konzentration direkt im laufenden Prozess.

Dabei durchdringen Mikrowellen den gesamten Rohrquerschnitt. Veränderungen von Dämpfung und Phasenverschiebung stehen in direktem Zusammenhang mit Wassergehalt, Dichte und Konzentration des Mediums.

Im Vergleich zu klassischen Messverfahren ergeben sich mehrere Vorteile:

• verschleißfreie Messung auch bei abrasiven Medien
• keine Bypass-Lösungen erforderlich
• Messung direkt im Hauptstrom
• wartungsarmer Betrieb
• hohe Reproduzierbarkeit und Prozessstabilität

Dadurch können Produktionsabweichungen unmittelbar erkannt und korrigiert werden.

Wichtige Messpunkte innerhalb des Prozesses

Besonders sinnvoll ist die kontinuierliche Überwachung an mehreren Stellen der Anlage:

• nach dem Sand-Slurry-Tank
• vor dem Hauptmischer
• im Bereich von Rücklauf- oder Recycling-Slurries

Dadurch lassen sich Rezepturen stabilisieren und Schwankungen frühzeitig kompensieren.

Kontinuierliche Feuchtemessung mit NIR-Technologie

Ergänzend zur Dichtemessung kommt häufig Nahinfrarot-Technologie (NIR) zur kontinuierlichen Feuchtemessung zum Einsatz.

Die Messung erfolgt direkt auf dem Förderband und ermöglicht:

• schnelle Erkennung von Materialschwankungen
• optimierte Wasserzugabe
• stabilere Mischprozesse
• geringeren Ausschuss

Die Kombination aus Feuchte- und Dichtemessung verbessert die Prozesssicherheit erheblich.

3D-Betondruck stellt neue Anforderungen

Auch im Bereich des 3D-Betondrucks spielt Prozessmesstechnik eine immer größere Rolle.

Die verwendeten Materialien müssen gleichzeitig:

• pumpfähig
• fließfähig
• und unmittelbar nach der Extrusion formstabil sein

Dabei sind insbesondere folgende Parameter kritisch:

• Dichte
• Konsistenz
• Wasser-Zement-Verhältnis

Da die Materialien stark abrasiv sind, stoßen viele konventionelle Sensorsysteme schnell an ihre Grenzen.

Vorteile berührungsloser Inline-Messtechnik im 3D-Betondruck

Berührungslose Messverfahren bieten hier entscheidende Vorteile:

• kein mechanischer Verschleiß
• stabile Echtzeitmessung
• kontinuierliche Prozessüberwachung
• direkte Integration in Misch- und Pumpsysteme

Mögliche Messpunkte reichen von der Vormischung über Pump- und Transportsysteme bis hin zum Extruder oder der Druckdüse. Die Anforderungen aus dem AAC-Bereich lassen sich dabei in vielen Fällen direkt auf 3D-Concrete-Printing-Prozesse übertragen.

Fazit

Die Baustoffindustrie entwickelt sich zunehmend hin zu datengetriebenen und automatisierten Produktionsprozessen. Moderne Inline-Messtechnik schafft die Grundlage für:

• höhere Produktqualität
• stabilere Prozesse
• effizienteren Ressourceneinsatz
• reduzierte Produktionskosten

Gerade bei anspruchsvollen Anwendungen wie AAC-Produktion und 3D-Betondruck wird die kontinuierliche Echtzeitüberwachung zu einem entscheidenden Erfolgsfaktor.

Fluid.iO bietet für diese Anwendungen passende Prozessmesstechnik an.