Forscher der TU Braunschweig haben ein neuartiges 3D-Druckverfahren namens „Shotcrete 3D Printing“ entwickelt, mit dem leichte Raumstrukturen aus verstärktem Beton entstehen sollen. Bisherige Ergebnisse wurden in einer Arbeit vorgestellt. Wir haben uns diese angesehen.Anzeige Die Entwicklung eines modularen, digitalen Konstruktionssystems für leichte Raumstrukturen aus verstärktem Beton ist das Thema der Forschungsarbeit mit dem Titel „Adaptive Modular Spatial Structures for Shotcrete 3D Printing“ von Norman Hack, Hendrik Lindemann und Harald Kloft von der Technischen Universität Braunschweig. Bereits im Februar hatten wir darüber berichtet.Digitales KonstruktionssystemRaumstruktursysteme sind tragende, geometrisch anpassbare Strukturen und eignen sich für säulenfreie Konstruktionen wie Hangars, Terminals oder Freigeometrien. Sie sind aus isotropen Materialien hergestellt wie Aluminium oder Stahl und nehmen sowohl Druck- als auch Zugkräfte auf.Ein digitaler Workflow umfasst die Rationalisierung einer Freiformgeometrie in adaptive Module, die vollständig aus planaren Komponenten bestehen. Die 3D-Betondrucktechnologie „Shotcrete 3D Printing“ stellt diese Komponenten präzise und schnell her. Das integrative digitale Konstruktionssystem für adaptive modulare Raumstrukturen aus Stahlbeton berücksichtigt sämtliche Aspekte rund um den Bau. Die TU Graz erforscht ebenfalls den ressourcenschonenden 3D-Druck von Objekten aus Beton. Das Team wurde vom 1939 hergestellten Luftwaffenhangar von Pier Luigi Nervi inspiriert (Bild © Hack/Lindemann/Kloft / TU Braunschweig). Das integrative digitale Konstruktionssystem für adaptive modulare Raumstrukturen aus Stahlbeton berücksichtigt sämtliche Aspekte rund um den Bau (Bild © Hack/Lindemann/Kloft / TU Braunschweig).Von der Planung bis zum G-CodeFreiformgeometrien werden erst in planare Paneele rationalisiert, zu räumlichen Modulen entwickelt und ohne Bauschutt hergestellt. Um planare Strukturen zu erhalten, musste der Workflow eine gegebene Freiform-NURBS-Oberfläche in räumliche Module aus viereckigen planaren Komponenten rationalisieren. Die planaren Vierecke werden in eine räumliche Gitterstruktur überführt, die an eine bestimmte Belastungsbedingung angepasst wurde. Die Koordinaten und die Werkzeuggeschwindigkeit werden in einen mit Siemens Sinumeric verwendbaren G-Code übersetzt.Das integrative digitale Konstruktionssystem für adaptive modulare Raumstrukturen aus Stahlbeton berücksichtigt sämtliche Aspekte rund um den Bau (Bild © Hack/Lindemann/Kloft / TU Braunschweig).Der DruckvorgangNach dem Roboteraufbau wurde eine Holzgrundplatte im Arbeitsbereich installiert. Die Fertigungsdaten für jede Modulkomponente wurden hochgeladen, bevor der Betonmischprozess begann. Die überlegene Schichthaftung entstand, weil das Material extrudiert und mit Druck besprüht wurde. Die Modulkomponenten wurden einzeln mit einem 3D-Drucker gedruckt. Nach den ersten beiden Schichten wurden 8 × 100 cm große Streifen aus einem Kohlefaserverstärkungsgitter darauf gelegt. Danach folgte die letzte Schicht. Die 60 kg schweren Flächenelemente wurden nachgearbeitet und zwei Tage lang getrocknet. Die überlegene Schichthaftung entstand, weil das Material extrudiert und mit Druck besprüht wurde (Bild © Hack/Lindemann/Kloft / TU Braunschweig). Die fertigen Teile können mit drei Mitarbeitern in wenigen Minuten zusammengebaut werden (Bild © Hack/Lindemann/Kloft / TU Braunschweig).Der fertige 2,2 x 1,5 x 1 m große Prototyp wurde in nur 25 Minuten mit 12 Minuten Sprühen und acht Minuten Nachbearbeitung gedruckt. Die größere Struktur wurde in nur fünf Minuten mit der Hilfe von drei Mitarbeitern zusammengebaut. Weitere Untersuchungen werden folgen. In unserem Newsletter werden wir darüber berichten (hier abonnieren).Lesen Sie weiter zum Thema:TU Braunschweig stellt neues Beton-3D-Druckverfahren für großformatige Objekte ohne Schalung vor Ötzi-Replikat aus dem 3D-Drucker in Braunschweig zu sehen TU Graz erforscht den ressourcenschonenden 3D-Druck von Objekten aus Beton