Automatisierter Fliesenzuschnitt auf der Baustelle

Ziel des Quick Checks ist die Bewertung eines automatisierten Systems zur Herstellung komplexer Fliesengeometrien im Fliesenlegerhandwerk. Die händisch auf der Fliese angezeichneten Schnittkonturen sollen per Bilderkennung erfasst, digitalisiert und als DXF-Datei an eine kompakte CNC-/Laserschneidanlage übergeben werden. Dadurch sollen passgenaue Zuschnitte auf der Baustelle schneller, reproduzierbarer und mit weniger Nacharbeit möglich werden.

Problem- und Zielbeschreibung

Im Fliesenlegerhandwerk müssen Fliesen auf der Baustelle häufig für komplexe Einbausituationen zugeschnitten werden, zum Beispiel für Aussparungen, Kantenverläufe oder Anschlüsse. Aktuell werden die erforderlichen Konturen meist direkt auf der Fliese angezeichnet und manuell mit klassischen Werkzeugen wie Winkelschleifern und Bohrkronen bearbeitet. Dadurch entsteht ein hoher Aufwand für das Zuschneiden, verbunden mit einem erhöhten Risiko für Ungenauigkeiten, Ausschuss und Nacharbeit.

Ziel des Quick Checks war es, die Machbarkeit eines durchgängigen digitalen Prozesses zu prüfen: Die Markierung auf der Fliese soll per Smartphone oder Kamera erfasst, durch Bilderkennung ausgewertet und in eine digitale Schnittkontur überführt werden. Die aufbereiteten Daten sollen anschließend als DXF-Datei an eine kompakte CNC-/Laserschneidanlage übergeben werden, sodass Fliesen mit passgenauen Ausschnitten direkt auf der Baustelle hergestellt werden können. Damit entsteht die Grundlage für ein praxistaugliches System, das komplexe Zuschnitte im Fliesenlegerhandwerk einfacher, schneller und weniger fehleranfällig macht.

Detaillierter Projektablauf

Ausgangspunkt war ein kompaktes Bearbeitungssystem mit CO₂-Laser, das hinsichtlich seiner Eignung für die Fliesen-Bearbeitung bewertet wurde. Darauf aufbauend wurden Material- und Prozessuntersuchungen durchgeführt, insbesondere zum Schneidverhalten unterschiedlicher Fliesenmaterialien, zur Schnittqualität und zur Glasbildung an der Schnittfläche. Dabei wurde betrachtet, welchen Einfluss Prozessparameter wie Verfahrgeschwindigkeit, Energieeintrag, Materialstärke, Grundmaterial und Glasur auf das Schnittergebnis haben.

Parallel wurde ein Python-basierter Softwareansatz entwickelt, mit dem die auf der Fliese eingezeichneten Markierungen bildbasiert erfasst und in maschinenlesbare Geometriedaten überführt werden können. Die Bildverarbeitung unterscheidet dabei zwischen relevanten Markierungen und Störeinflüssen wie Unebenheiten, Schatten oder Oberflächenstrukturen. Erkannte Markierungen werden in ein definiertes Koordinatensystem übertragen, zu Konturverläufen verbunden und daraus eine Schnittpfad abgeleitet. Diese wird als DXF-Datei ausgegeben und für die Verarbeitung in der Laserschneidanlage genutzt.

Projektnutzen

• Machbarkeitsnachweis für die grundsätzliche Laserbearbeitbarkeit von Fliesenwerkstoffen sowie für die digitalisierte Mess- und Markierungserkennung
• Material- und Schnittwerteuntersuchung als Grundlage für eine spätere Materialbibliothek
• Python-basierter Softwareansatz für Bilderkennung, Perspektivenkorrektur und DXF-Datei-Ausgabe
• Potenzial zur Reduzierung von Bearbeitungs- und Nacharbeitszeit sowie zur wirtschaftlicheren Umsetzung komplexer Zuschnitte

Zitat

Der Quick Check hat uns gezeigt, dass der Ansatz unseren Arbeitsalltag im Betrieb konkret entlasten kann. Wenn Zuschnitte schneller fertig werden und Nacharbeit auf der Baustelle wegfällt, macht sich das direkt im Ablauf und bei den Kosten bemerkbar.

Markus Schumacher

Finanziert durch