Aushärtungsprozess verfolgen und steuern

Das System misst als derzeit einziges am Markt die Temperatur, den elektrischen Widerstand des Harzsystems und bei UV-härtenden GFK-Linern die Lichtintensität. Diese drei Daten zusammen liefern die nötigen Informationen zur Ermittlung des Aushärtungsgrades des Laminates und ermöglichen so eine Steuerung des Prozesses sowie eine Zustandsbewertung. Ein wichtiger Faktor: Die Messwerte werden von Sensoren genommen, die an der Außenseite des Liners im Laminat platziert sind. „Wir messen an der Außenseite des Liners, weil dies der kritische Bereich ist“, erklärt Daniel von Bernstorff. „Wenn hier die Werte gut sind, dann sind sie weiter innen mindestens genauso gut.“ Die Messdaten werden über Kabel an Datenboxen in den Schächten und von dort drahtlos an den Rechner im Sanierungsfahrzeug übertragen und parallel in eine Cloud geschrieben. „Die Praxiserfahrung hat uns gelehrt, das gesamte Equipment so robust zu gestalten, dass es auch unter Baustellenbedingungen zuverlässig funktioniert“, so von Bernstorff.

Mit den ausgewerteten und visualisierten Daten kann der Aushärtungsprozess sowohl direkt auf der Baustelle als auch von Berechtigten im Büro in Echtzeit dargestellt werden. So ist es nicht nur möglich, den Aushärtungsvorgang zu verfolgen und zu dokumentieren. Es kann darüber hinaus unmittelbar auf spezifische Baustellengegebenheiten reagiert werden, um den Prozess zu optimieren.

Inzwischen hat Syscribe mehr als 700 Linerinstallationen mit dem Messsystem und eigenem Personal begleitet. „Die dort gesammelten Erfahrungen fließen in die permanente Weiterentwicklung des Systems“, unterstreicht von Bernstorff.

Einfluss von Randbedingungen

Roland Hahn leitet die Bereiche Linertechnologie und Verbandsarbeit beim Linerhersteller Impreg und ist seit 2020 mit Syscribe im Kontakt. Er erkannte schnell, welchen Nutzen das Messsystem aus der Perspektive eines Produzenten haben kann. „Wir haben das Messsystem bei uns im Werk getestet, um herauszufinden, ob es uns helfen kann, Prozesse zu optimieren und am Ende die Qualität zu beurteilen.“ Das sei am Anfang etwas ruckelig verlaufen. „Wir haben aber in den zurückliegenden Jahren, in denen wir mit wachsender Intensität zusammenarbeiten, Faktoren gesehen, die nicht nur unser Produkt, sondern auch alle anderen Wettbewerbsprodukte besser machen können“, ist Roland Hahn überzeugt. „Wir konnten anhand der Daten Rückschlüsse auf Randparameter ziehen, die den Prozess in einer Art beeinflussen, wie wir das bisher in dieser Form noch gar nicht gesehen haben.“ Das System liefere die Möglichkeit, auf diese Randparameter zu reagieren und direkt auf den Prozess einwirken zu können.

Bisher wurden bei den lichthärtenden Systemen im Gegensatz zu den warmhärtenden Linern die Temperaturen auf der Innenseite der Liner gemessen. Die Temperatur ist jedoch ein wichtiger Faktor bei der Aushärtung des Laminates und wird von außen durch Umgebungsfaktoren beeinflusst. Die Messwerte von Syscribe zeigten, dass Parameter wie Grundwasser, Überdeckung oder Wandstärke des Liners den Prozess maßgeblich beeinflussen. „Wir kommen beispielsweise bei einem Liner DN 200 mit geringer Wanddicke, den wir mit einer leistungsstarken Lichtquelle durchfahren, auf Aushärtegeschwindigkeiten von 1,5 bis 2 Meter pro Minute“, erklärt Roland Hahn. Das Laminat mit einer Stärke von 4 oder 5 Millimetern habe bei dieser Geschwindigkeit überhaupt nicht die Zeit, die notwendige Temperatur zu speichern, weil dem sofort die Kühlung von der Außenseite entgegenwirkt. „Mit diesem Wissen müssen wir als Hersteller uns fragen, wie die Temperaturangaben in unserem Verfahrenshandbuch unter wechselnden Randbedingungen tatsächlich eingehalten werden können“, so Roland Hahn weiter. „Diese Faktoren müssen wir mit Blick auf die Optimierung des Verfahrens und die Qualitätssicherung verstärkt berücksichtigen und dies muss sich mittelfristig auch in einer Anpassung des Verfahrenshandbuches niederschlagen“, sagt Roland Hahn und betont, dass es keinesfalls darum gehe, Schlauchlining mit welcher Härtungstechnik auch immer grundsätzlich infrage zu stellen, es gehe schlicht darum, Optimierungspotenziale zu erschließen.

Messdaten für mehr Transparenz

Die Messdaten von Syscribe hätten dabei zu mehr Transparenz geführt, welchen quantifizierbaren Einfluss Umgebungsfaktoren auf den Prozess und die Qualität des Endproduktes Schlauchliner haben, betont Roland Hahn.

Bei größeren Nennweiten und höheren Wanddicken liefert das Messsystem Informationen darüber, inwieweit das UV-Licht ausreicht, um eine Durchhärtung des Laminates über die vollständige Wandstärke garantieren zu können. „Das kann ich nur durch die Auswertung der Temperatur auf der Außenseite des Liners sicherstellen“, stellt Roland Hahn fest. Hier habe es im Verfahrenshandbuch von Impreg bereits Verschiebungen gegeben, welche Lichtquelle für welche Nennweite und welche Wanddicke zu verwenden sei. Zu diesem Zweck wurden von Impreg alle am Markt verfügbaren Lichtquellen vermessen und referenziert.

Vor dem Hintergrund Transportmonitoring überlege Impreg aktuell, ein eigenes System von Syscribe zu kaufen. Das sei gerade bei großen Linern mit hohem Materialwert ein sehr interessantes Feature.

Werkzeug zur Prozesssteuerung

Bei Vogel Ingenieure aus Kappelrodeck ist das Messystems seit dem Jahr 2022 im Einsatz. Als Reaktion auf die aufkommende fachliche Diskussion um unvollständig ausgehärtete Liner kaufte das Büro bereits ein eigenes System bei Syscribe. Vogel Ingenieure bietet damit Auftraggebern ein zusätzliches Instrument der Bauüberwachung und Qualitätssicherung. „Uns hat das System und der von Daniel von Bernstorff vermittelte materialwissenschaftliche Hintergrund sehr geholfen, den Prozess und die wirkenden Einflussfaktoren besser zu verstehen und in der Planung und Bauüberwachung von Schlauchlinermaßnahmen zu berücksichtigen“, so Jens Biegger, Geschäftsführer der Vogel Ingenieure.

Inzwischen wurden rund 50 Linerinstallationen mit mehreren Messungen durchgeführt. Vogel Ingenieure bietet die messtechnische Begleitung dem Auftraggeber als besondere Leistung an. „Für die Auftraggeber, die schon länger mit uns zu tun haben, war der Schritt nicht groß, dieses zusätzliche Instrument der Qualitätssicherung bei Kosten von rund 500 bis 600 Euro pro Installation in Anspruch zu nehmen.“ Das Setzen der sechs bis acht Sensoren pro Haltung wird nach Absprache entweder von Vogel Ingenieure selbst oder von dem Sanierungsunternehmen vor Ort auf der Baustelle ausgeführt. „Auf der Baustelle wird nach unseren Erfahrungen sehr schnell erkannt, dass es sich bei dem Messsystem um ein wertvolles Werkzeug zur Prozesssteuerung und nicht um ein lästiges Gängelungsinstrument für den Operator handelt“, so Jens Biegger. Die Akzeptanz steige schnell, denn mit verbesserter Prozesssicherheit ein qualitativ einwandfreies Ergebnis abzuliefern sei unter dem Strich die wirtschaftlichste Lösung für alle Beteiligten.

Optimierte Steuerung der Anlagen

Eine Einschätzung, der Albert Kappauf, Technischer Leiter bei Aarsleff Rohrsanierung, zustimmt. „Wir kommen ja historisch gesehen von der Nadelfilzseite mehr als 40 Jahren Einbauerfahrung.“ Gemäß den Prüfnormen konnte beim Nadelfilzliner als homogenes Material anhand der Materialkennwerte nachgewiesen werden, ob der Liner ausgehärtet ist oder nicht. „Bei den Kompositwerkstoffen müssen schon gravierende Härtungsdefizite vorliegen, bevor die mechanischen Materialkennwerte nicht erreicht werden“, erläutert Kappauf. „Das System von Syscribe ermöglicht uns das, was wir uns in diesem Zusammenhang wünschen: wir können entsprechend den baustellenspezifischen Randbedingungen den Prozess steuern mit dem Ziel, die vereinbarte Qualität zu liefern.“ Beim warmhärtenden Nadelfilzliner sei es schon immer von großer Bedeutung gewesen, die Randbedingungen zu kennen und zu beachten. Beim Glasliner habe sich eine Mentalität herausgebildet nach dem Motto: Der funktioniert immer. Hier stellt Kappauf einen Wandel fest. „Es wird zunehmend, nicht nur bei den kleinen, sondern gerade auch bei den großen Dimensionen die Frage nach der technisch und wirtschaftlich besten Antwort und nach der Steuerung Prozesse gestellt, um die höchste Qualität zu liefern.“ Dabei helfe das System von Syscribe, um auch unter komplexen Bedingungen in großen Profilen die Ziehgeschwindigkeit der Lichtquelle und die Einschalt- und Ausschaltsequenzen am Beginn und am Ende des Liners zu optimieren.

Aarsleff wurde über die Hamburger Stadtentwässerung auf das System aufmerksam. „Wir haben dann relativ zügig für unsere Filz/Warmwasseranlage ein System übernommen, um die Temperaturerfassung in Echtzeit zu bekommen.“ Angestoßen durch Auftraggeber und auf der Grundlage der praktischen Erfahrungen nutzt Aarsleff das System inzwischen intensiv, um Daten und Informationen für die Entwicklung zu bekommen. „Wir versprechen uns davon in Zukunft einen Mehrwert durch eine optimierte Steuerung der Anlagen“, so Albert Kappauf.

Die Daten lieferten die Erkenntnis, dass die Temperatur auch bei der UV-Härtung eine mitentscheidende Rolle im Aushärtungsprozess spielt. „Wir haben festgestellt, dass sich bei unserem eigenen Produkt, aber auch bei dem von Impreg Fragestellungen ergeben, ob wir auch bei unseren Standardlinern auch unter normalen Verhältnissen die erforderlichen Temperaturen an der Außenseite erreichen, weil unter Umständen das Volumen des Reaktionsharzes zu gering ist“, erläutert Kappauf. Dabei spiele auch die Temperatur des Liners vor dem Einbau eine Rolle. „Deshalb ist es nicht sinnvoll, 20 Liner in den Wintermonaten auf die Baustelle zu liefern und dort ungeschützt stehen zu lassen, weil wir damit Reaktivität verlieren.“

Aarsleff setzt das System von Syscribe mittlerweile im Dimensionsbereich über DN 1000 in etwa 60 Prozent der Installationen ein. In kleineren Dimensionen kommt es zum Einsatz, wenn der Auftraggeber es fordert. „Wobei die Fragestellung im kleineren Bereich, welche Solltemperaturen wir im Außenbereich des Liners erzielen sollen, in nächster Zeit bearbeitet werden muss“, fordert Albert Kappauf.

In den Großen Dimensionen ab DN 1000 seien alle Beteiligten von der Planung über die Vorbereitung bis zur Installation viel aufmerksamer, bestätigt Roland Hahn. „Man hat ein wenig suggeriert: DN 200 bis DN 600, das kann ja jeder.“ Im Austausch mit Planungsbüros, mit Netzbetreibern, mit ausführenden Unternehmen und mit Syscribe werde jedoch deutlich, dass dies bei komplexeren Randbedingungen nicht so ist. Das Nichteinhalten von Vorgaben aus dem Verfahrenshandbuch durch etwas kritischere Randbedingungen führe schnell zu schlechten Ergebnissen, „bei denen das Material vermutlich nicht die Gewährleistungszeit überdauern wird.“ Deshalb fordert Roland Hahn die Betrachtung der Rahmenparameter schon in der Planungsphase und die Einhaltung der wichtigen Vorgaben aus dem Verfahrenshandbuch zusammen mit einer intensiven Qualitäts- und Bauüberwachung auch und gerade bei den kleineren Durchmessern.

Datenbank als Planungsinstrument

Die große Menge verfügbarer Daten von mehreren tausend Linerinstallationen aus den vergangenen Jahren wird aktuell von Syscribe in einer Datenbank zusammengeführt. Diesen Datenschatz bereits in der Planungsphase von Projekten zu nutzen, dies ist das Ziel der von Syscribe entwickelten Datenplattform „Mate“. Diese greift auf Baustelleninformationen, Anlagendaten und Messwerte aus den von Syscribe selbst begleiteten Baustellen zu. Darüber hinaus schiebt Aarsleff aktuell alle Installationsprotokolle in die Datenbank, weitere Daten werden von Hamburg Wasser zur Verfügung gestellt. Hinzu kommen Ergebnisse der Materialprüfungen aus den Prüflaboren. „Aus diesem riesigen Datenblumenstrauß, der statistisch bearbeitet werden muss, können wir heute schon im Vorfeld einer Maßnahme qualifizierte Antworten geben, was unter den gegebenen Umständen mit großer Wahrscheinlichkeit funktioniert und was nicht“, sagt Daniel von Bernstorff. Die Auswertung ermöglicht aufgrund der übersichtlichen Darstellung auf einen Blick eine aussagekräftige Bewertung des geplanten Projektes.

Die Plattform Mate (engl. Freund/Kumpel/Begleiter) stehe ab sofort interessierten Planern, ausführenden Unternehmen, Auftraggebern und Material- und Techniklieferanten für eine effiziente Abwicklung von Projekten zur Verfügung, ergänzt Daniel von Bernstorff. „Als Extra kann jeder Nutzer seine eigenen Produkte und Prozesse anhand der verwerteten Daten verbessern.“

Albert Kappauf sieht in der großen Datenbasis und deren Auswertung für das Unternehmen Aarsleff einen großen Mehrwert. Als Beispiele nennt er wertvolle Erkenntnisse über die Effizienz verschiedener Einbautechniken oder die Veränderung der Eigenschaften von Linern in den verschiedenen Jahreszeiten. „Wir überlegen derzeit auf der Grundlage dieser Informationen, ob wir im Winter bei GFK-Linern komplett auf die Kombinationshärtung mit Peroxiden umsteigen, um so den Prozess anzupassen und das Temperaturrisiko zu reduzieren.“

Steigende Akzeptanz

Syscribe lege im Moment hinsichtlich der begleiteten Projekte eine steile Wachstumskurve hin, so Daniel von Bernstorff. „Wir werden nicht mehr, wie vielleicht noch vor vier Jahren, als jemand gesehen, der die Arbeit mit zusätzlichem Überwachungsaufwand behindert und belastet, sondern als jemand, der Antworten gibt und dazu beiträgt, effizienter, wirtschaftlicher und sicherer ein qualitativ einwandfreies Ergebnis zu liefern.“

Die gestiegene Akzeptanz ermöglicht Syscribe die Weiterentwicklung seines Systems. Sensoren, die nicht nur punktuell, sondern über die gesamte Länge des Liners messen, seien bereits fertig, erklärt Daniel von Bernstorff. Dies erfordere jedoch zwingend eine werkseitige Integration der Messtechnik in den Liner. „Wenn aus dem Markt diese Forderungen kommen, dann können wir sie auch bedienen.“

Perspektivisch betrachtet hält es Albert Kappauf für sinnvoll, jede Schlauchlinermaßnahme messtechnisch mit der Kontrolle der Temperatur an der Außenseite des Laminates zu begleiten. Wünschenswert sei es, wenn dies nicht nur punktuell sondern über die gesamte Strecke erfolge. „Wir müssen auch beim UV-Liner die Temperatur außen kontrollieren, so wie es beim warmhärtenden Liner schon lange Praxis ist“, so Kappauf.

Dies bestätigt ausdrücklich Roland Hahn. „Das wird zwar vermutlich in den nächsten zwei bis fünf Jahren nicht passieren, weil dies organisatorisch und von den verfügbaren Ressourcen nicht zu schaffen ist.“ Deshalb sei der Austausch und der Wissenstransfer zwischen Auftraggeber, Planer, Installationsunternehmen und Linerhersteller und die Nutzung von Wissensquellen wie Datenbanken so wichtig. „Wir sind schließlich keine Gegner, sondern unser gemeinsames Ziel ist es, als Team bestmögliche Qualität zu erzeugen.“

Es gehe nicht darum, das in der Vergangenheit Geleistete in Frage zu stellen, betont Roland Hahn abschließend. Es gehe darum, Prozesse zu optimieren, Grenzen zu definieren und anzupassen und damit vielleicht auch die bislang gültigen Standards neu zu definieren. „Wenn wir das in einem offenen und konstruktiven Miteinander hinbekommen, dann bin ich mir sicher, dass wir das ohnehin schon sehr erfolgreiche Produkt Schlauchliner weiter voranbringen und auch vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels die Verfahrenssicherheit durch einfach steuerbare Prozesse weiter verbessern können.“

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