Gesundheit : „Fuzzy-Logik“ soll nun auch dicke Löcher bohren

Fraunhofer-Forscher entwickeln Steuerung für Bohrhämmer

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Wer im Altbau wohnt, braucht sich als Heimwerker um das Thema Bohrmaschine nicht zu kümmern – da reicht selbst noch ein benutzter Zahnstocher, um ein Loch in Wand oder Decke zu setzen. Anders sieht es bei Neubauten aus und überall dort, wo besonders fester Beton verwendet wurde. Um die Arbeit an solchen Einsatzorten zu vereinfachen und zu beschleunigen, haben sich Techniker des Fraunhofer-Instituts für Informations- und Datenverarbeitung in Karlsruhe Gedanken gemacht. Das Ergebnis ist eine Hochleistungs-Bohrmaschine, die sich ihre Dreh- und Schlagzahl per elektronischer Steuerung selbsttätig sucht und die überdies auch noch lernfähig ist.

Die Bohrtechnik selbst hat sich – auch für den Heimwerker – so etwa Mitte der 80er Jahre deutlich verbessert. In den bis dahin herkömmlichen Schlagbohrmaschinen befindet sich nämlich nur ein Ring mit einer Sägezahn-bewehrten Oberfläche, der das Bohrfutter mitsamt dem Bohrer nur wenige Millimeter vor- und zurückschnellen lässt. Doch das gibt eine leider nur sehr geringe Schlagwirkung auf das System, schon bei mittelmäßig gutem Beton macht das dann allenfalls einen Höllenlärm, zeigt aber sonst sehr wenig Effekt.

Bohrhämmer hingegen arbeiten mit einem pneumatischen Schlagwerk. Ein eingebauter Kompressor stellt einen Luft-Überdruck her, der wiederum einen kleinen Stift im Inneren des Bohrfutters bewegt. Der Bohrer selbst ist im Futter nicht starr befestigt, sondern in der Längsrichtung beweglich – und zwar mehr als einen Zentimeter weit. Das macht auch auf harte Wände schon viel mehr Eindruck.

Aber das allein reichte den Fraunhofer-Technikern nicht. Schließlich hängt der Erfolg der Arbeit in nicht unerheblichem Maße von der Bedienung durch den Nutzer ab. Und da gibt es erhebliche Unterschiede, nicht nur bei den Baustoffen, die es zu durchdringen gilt. Der eine Anwender drückt die Maschine kräftiger gegen die Wand als der andere, nutzt andere Drehzahlen, vielleicht sogar einen anderen Bohrer, kurz: „Mensch, Bohrhammer und Wand bilden ein mechanisches Gesamtsystem", sagt Helge-Björn Kuntze, Leiter des Geschäftsfeldes Mess-, Regelungs- und Diagnosesysteme am Fraunhofer-Institut.

Für die Arbeit in der Praxis kommt es auf die größtmögliche Eindringtiefe und das Tempo an, mit der das Loch gebohrt wird. Deshalb bekam das Gerät eine lernfähige Neuro-Fuzzy-Logik verpasst. Hierbei wird der Elektronik in der Lernphase eine Bandbreite unterschiedlicher Materialien und Bohrer „vorgesetzt“. Sensoren messen Schlag- und Drehzahl, elektrische Leistung, Längs- und Querbeschleunigung. Die Elektronik lernt, wann welche Werte in welchen Verhältnissen zueinander nützlich sind, um das jeweils beste Ergebnis zu erzielen.

Diese Daten sind zu ganzen Gruppen von Mess- und Einflussgrößen zusammengefasst, die Techniker sprechen hierbei von „Kennfeldern“. Sie werden als „Standardsituationen“ abgespeichert, die bei der späteren Arbeit mit dem Gerät abgerufen werden. Der Bohrhammer analysiert mit Hilfe seiner Sensoren die aktuelle Arbeitssituation und sucht sich aus dem Gedächtnis die dazu passende Betriebsweise heraus.

Gemeinsam mit dem Hersteller Black & Decker Deutschland erproben die Fraunhofer-Forscher bereits Prototypen solcher Bohrhämmer. Und wenn das Konzept der lernenden Bohrmaschine funktioniert? Dann könnte es auf größere Anwendungen übertragen werden. Denn auch „Tunnelbau-Maulwürfe“ sollten lernen, wie man schneller voran kommt. Die schlaue Technik wird dann interessant, wenn sich die Zusammensetzung des Erdreichs und des Gesteins vor dem Bohrkopf häufig ändert, also permanent nachgeregelt werden muss. Gideon Heimann

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