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Die Zukunft der Vermessungstechnik – Fortschritt durch Leichtbau

by Armin Rosenmaier

Der Leichtbau gewinnt durch die zunehmende Priorität von Nachhaltigkeitsaspekten vermehrt an Bedeutung – eine Entwicklung, die sich auch in der Vermessungstechnik bemerkbar macht. Komponenten werden gewichtstechnisch so leicht wie möglich ausgeführt, um die Leistungsfähigkeit der Gesamtsysteme zu erhöhen. Der Einsatz von UAVs in der luftgestützten Vermessung ist beispielsweise ein Anwendungsfall, bei dem der Einsatz von Hardwarekomponenten in Leichtbauweise einen enormen Mehrwert bietet. Ein wichtiger Aspekt, um die Potentiale letztendlich auch bestmöglich ausschöpfen zu können, ist die richtige Materialwahl. Innovative und leichte Werkstoffe, welche zugleich noch hervorragende mechanische, chemische und thermische Eigenschaften aufweisen, müssen eingesetzt werden. Ein Material, das beim Thema Leichtbau aufgrund seiner hervorragenden Eigenschaften sofort in dem Sinn kommt, ist Carbon (kurz CFK). Neben Carbon liefern aber auch innovative Kunststoffe enormes Potential zur Gewichtsreduzierung.

Carbongehäuse für Bauteil in der VermessungstechnikAbbildung 1: CFK-Gehäuse für ein Vermessungsinstrument

In diesem Beitrag möchten wir zu Beginn einen Überblick über die Chancen, die sich durch den Einsatz von Carbon und Kunststoffen in der Vermessungstechnik ergeben, aufzeigen, bevor im Zuge eines Interviews mit Hrn. David Essbüchl, MSc. von der RIEGL Laser Measurement Systems GmbH konkrete praktische Anwendungen näher erläutert werden. Zudem wird kurz darauf eingegangen, warum es Sinn macht, auf einen One-Stop-Shop Anbieter mit breit gestreutem Technologie- und Materialportfolio als Entwicklungs- und Produktionspartner für solche Hardwarekomponenten zu setzen.

Inhaltsverzeichnis

  1. Potentiale durch den Einsatz von Carbon und Kunststoffen 
  2. RIEGL Laser Measurement Systems GmbH
  3. INTERVIEW: Carbon- und Kunststofflösungen in der Vermessungstechnik (David Essbüchl, MSc. RIEGL LMS)
  4. Fazit

Potentiale durch den Einsatz von Carbon und Kunststoffen

Neben der geringen Dichte und dem damit einhergehenden niedrigen Gewicht von Carbon und Kunststoffen bieten diese Werkstoffe aber noch zahlreiche weitere positive Eigenschaften, welche für den Einsatz dieser in der Vermessungstechnik sprechen. Beispielsweise sind die Materialien witterungsbeständig und somit auch nicht anfällig für Korrosion bei Feuchtigkeitseinfluss. Die zusätzliche Medienbeständigkeit macht Anwendungen aus Carbon oder speziellen Kunststoffen zudem resistent gegen aggressive Säuren oder Chemikalien. Im Vergleich zu Metallen ist auch die Formgebung kaum eingeschränkt. So können aufgrund der enormen Designfreiheit auch Bauteile mit komplexesten Geometrien hergestellt werden. Auch das Brandverhalten von Kunstoffen kann, entgegen der allgemeinen Meinung, sehr gut modifiziert werden, sodass mögliche Gefahren vermieden werden. Von brennbar, über nicht brandfördernd bis hin zu brandhemmender Wirkung gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten, um die notwendigen Anforderungen erfüllen zu können.

Carbon überzeugt weiters mit einer enormen mechanischen Belastungsfähigkeit. Dies ist auf die herausragende spezifische Festigkeit des Materials zurückzuführen. Komponenten mit geringstem Eigengewicht können dabei größten Belastungen standhalten. Eine Eigenschaft die vor allem bei eingangs genanntem UAV-Beispiel in der Vermessungstechnik von großem Vorteil ist. Materialen, aus denen Komponenten für UAVs hergestellt werden, müssen äußerst robust aber auch sehr leicht sein, um das Eigengewicht des Fluggerätes reduzieren zu können. So wird eine höhere Zuladung von Equipment oder Treibstoff ermöglicht. Das UAV kann dadurch länger vor Ort betrieben werden, von einer sicheren Basis aus starten oder durch bessere Ausstattung qualitativ hochwertigeres Bildmaterial liefern. Dies ist auch ein Bereich, in dem das Material bei der RIEGL Laser Measurement Systems GmbH zum Einsatz kommt.
Das Unternehmen hat die Potentiale, die sich durch den Einsatz von Carbon und innovativen Kunststofflösungen ergeben, schon frühzeitig erkannt und setzt bei der Ausstattung der eignen Vermessungssysteme somit auf Hardwarekomponenten aus besagten Werkstoffen. Dabei ist die Hintsteiner Group bereits seit Jahren ein zuverlässiger Partner von RIEGL LMS in der Entwicklung und Fertigung dieser Systembestandteile. Welche Systeme RIEGL LMS genau entwickelt, wie auch herstellt und wo dabei Werkstoffe wie Carbon und Kunststoffe zum Einsatz kommen, wird nachfolgend beschrieben.

RIEGL Laser Measurement Systems GmbH

Seit über 40 Jahren fertigt die Firma RIEGL Laser Measurement Systems GmbH Laser Scanner und Scanning Systeme und liefert entsprechende Software-Lösungen für den Vermessungsbereich. Das zu den weltweit führenden Anbietern zählende Unternehmen mit Hauptsitz in Horn, Österreich, bietet modernste Waveform-LiDAR Lösungen für terrestrische, industrielle, mobile, luftgestützte und UAV-basierte Anwendungen.
Beim Laserscanning wird die Oberfläche einzelner Objekte oder ganzer Landstriche mit einem sehr dichten Muster von Messpunkten erfasst. Die daraus generierte sogenannte „Punktwolke“ wird zu einem hochgenauen, detailgetreuen, digitalen 3D-Abbild – auch als „Digital Twin“ bezeichnet – zusammengefügt. Damit liefern RIEGL Scanner die digitalen Grunddaten für unzählige Anwendungen: von der Gelände- und Gewässervermessung, der Überwachung von Hochspannungsleitungen und Bahntrassen, über moderne Land- und Forstwirtschaft und den Bergbau bis hin zu Archäologie und Architektur. Kurz gesagt: Innovation in 3D® für eine digitale Welt.

Vermessungsdaten GebirgsketteAbbildung 2: Beeindruckendes RIEGL Laserdaten-Beispiel - Semitransparente 3D-Ansicht des Dachsteinmassivs

INTERVIEW mit David Essbüchl, Riegl LMS: Carbon- und Kunststofflösungen in der Vermessungstechnik

Warum und wofür Carbon, wie auch Kunststoffe bei der Herstellung von Vermessungssystemen der RIEGL LMS eingesetzt werden und welche Rolle die Hintsteiner Group dabei spielt wird im folgenden Interview mit Hrn. David Essbüchl, MSC., welcher im Bereich Forschung & Projektmanagement bei RIEGL tätig ist, näher betrachtet:


Bereits seit vielen Jahren fertigen wir diverse Komponenten für RIEGL: Aus welchen Gründen haben Sie sich für den Einsatz von CFK bei der Fertigung entschieden?

Wir bei RIEGL setzen seit jeher auf Qualität in allen Bereichen. Daher war es schon immer unser Grundprinzip, auch in der Fertigung nur hochwertige Werkstoffe einzusetzen. Anfangs setzte man hauptsächlich auf Aluminium und Titan. Die Anforderungen an unsere Scanner und Systeme steigen stetig und ändern sich immer wieder: Eine entsprechende Anpassung ist daher ein Muss. Unter anderem war der Trend zu Endprodukten mit immer geringerem Gewicht ein Grund für die Verwendung von CFK.
Besonders im UAV-Bereich können die Vorteile von CFK voll ausgeschöpft werden. So ist der RiCOPTER, ein von RIEGL selbst entwickelter und gefertigter unbemannter Oktokopter mit voll integriertem Laserscanning-System zum Großteil aus CFK gefertigt: vom Hauptrahmen, den Tragegriffen, den klappbaren Propellerträgerarmen bis hin zum stoßgedämpften Landegestell. Um den Anforderungen der Leichtbauweise zu entsprechen und hohe mechanische Festigkeit zu erreichen, hat sich CFK als optimaler Werkstoff angeboten.

Leichtbau UAV für Vermessungstechnik der Firma RieglAbbildung 3: Der RiCOPTER, die von RIEGL entwickelte und gefertigte UAV-basierte Laserscanning-Plattform hier mit integriertem RIEGL VUX-240 LiDAR Sensor

Die Hintsteiner Group fertigt für Sie Carbon- sowie Kunststoffbauteile, was schätzen Sie an dieser breitgefächerten Produktpalette?

Anfangs kamen bei uns nur CFK Bauteile zum Einsatz. Bei der Umsetzung der diversen Projekte konnten wir uns aber rasch von der Leistungsfähigkeit der Hintsteiner Group überzeugen und so haben wir auch auf weitere angebotene Technologien zugegriffen.
Die Hintsteiner Group konnte uns beispielsweise durch den Einsatz des Vakuumguss-Verfahrens schnell und kostengünstig Gussteile für diverse Laserscanner fertigen und liefern. Bei Dämmungen sowie Handgriffen setzen wir auf das angebotene RIM-Verfahren. Für die Herstellung größerer Stückzahlen haben wir gemeinsam schon mehrere Spritzgusswerkzeuge entwickelt.

Grundsätzlich lässt sich sagen: Durch dieses breitgefächerte Technologie-Angebot konnten wir für eine Vielzahl unserer Aufgabenstellungen passende Lösungen finden.

 

Mobile Mapping System mit LeichtbaukomponentenScanning System aus Leichtbaukomponenten

Abbildung 4: Beim RIEGL VMX-2HA Mobile Mapping System und beim RIEGL VQ-1560i-DW Dual Channel Waveform Processing Airborne LiDAR Scanning System wurden erfolgreich von Hintsteiner produzierte Hardware-Teile eingesetzt

Wir durften bereits viele Projekte für Sie realisieren, was gefällt Ihnen besonders an der Zusammenarbeit mit der Hintsteiner Group?

Bei all den Technologien aus dem Hintsteiner Group Angebot, die bei der Herstellung unserer Hardwareteile bereits zum Einsatz gekommen sind, konnten wir uns auf die Expertise von Hintsteiner verlassen. RIEGL entwickelt und produziert hoch komplexe mechatronische Lasermesssysteme – entsprechend hoch sind auch die technischen Anforderungen an den einzelnen Komponenten. Und als hochinnovatives Unternehmen, das ständig an der Entwicklung neuer Produkte und Lösungen arbeitet, ist es ein gutes Gefühl einen Partner wie die Hintsteiner Group hinter sich zu wissen, mit der man sich beruhigt auch in Neuland vorwagen kann. Bereits zahlreiche umgesetzte Projekte haben gezeigt, dass alle Hürden durch intensive Zusammenarbeit und gemeinsam erarbeitete Lösungswege gemeistert werden konnten. Diese optimale Projektbetreuung ist – neben der Qualität der gelieferten Teile - sicher ein Grund für die Erfolgsgeschichte unserer Zusammenarbeit.

Fazit

Auch in der Vermessungstechnik macht sich die zunehmende Bedeutung des Leichtbaus bemerkbar. Ein wichtiger Aspekt zur Gewährleistung gewichtstechnisch effizienter Lösungen ist die richtige Materialwahl. Carbon und innovative Kunststoffe bieten dabei besonders bei UAV-basierten Vermessungssystemen enormes Potential, erwähnt David Essbüchl, MSc. von der RIEGL LMS GmbH. Die hohen Qualitätsanforderungen in der Vermessungstechnik erfordern zudem den Einsatz von hochwertigen Materialien. Dabei ist es von großem Vorteil, einen Entwicklungs- und Fertigungspartner mit breit gefächertem Technologie- und Materialportfolio an der Seite zu haben.

kunststofftechnik carbontechnik

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