Neri Oxman ist eine amerikanisch-israelische Architektin. Sie leitet die Mediated Matter Group am Massachusetts Institute of Technology (MIT). In ihrer Forschung geht es um die Nutzung von 3D-Druck für den Bau von großen Strukturen und zeigt am Beispiel einer großen Kuppel, welche Möglichkeiten der 3D-Druck Architekten und dem Bauwesen bietet.

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Logo Massachusetts Institute of TechnologyEs wird eine sogenannte Digital Construction Platform (DCP) für diesen 3D-Druck verwendet. Dieses automatische Bausystem ist in der Lage Umweltdaten für den Prozess auszuwerten und damit die Vor-Ort-Herstellung zu steuern. Veröffentlicht wurde die zweite Iteration, die mit einem Altec AT40GW aerial lift system und einem KUKA AGILUS KR 10 R1100 sixx WP Elektro-Roboterarm ausgestattet ist. Das bedeutet, dass der am Fahrzeug montierte Roboterarm die Düse steuert, durch die der Schaum austritt. Dieser dehnt sich aus und wird durch die Bewegungswiederholung Schicht um Schicht aufgebaut. Der Hohlraum wird durch den Aufbau zwei paralleler Wände erzeugt und kann dann mit Beton gefüllt werden. Zur Demonstration hat das Team einen Hämi-ellipsodialen Kuppelabschnitt 3D gedruckt.

3D-gedruckte Kuppel
Die Kuppel wird mit einem 3D-Drucker hergestellt (Bild © ScienceRobotics).

Es wurden verschiedene schnell aushärtende Polyurethan-Schaumstoffe getestet. Das Team entschied sich für den Dow Chemical’s Froth-Pak-Isolierschaum, da die Geschwindigkeit der Aushärtung, die Leichtigkeit der Sprühkontrolle und die Konsistenz der Schichtablagerung für diesen Druck am besten geeignet war. Damit konnte erfolgreich eine offen Kuppelschalung, welche einen Druchmesser von 14,6 m und eine Höhe von 3,7 m hat, gedruckt werden. In nur 13,5 Stunden haben die Forscher dieses Projekt fertiggestellt.

Die Bauplattform DCP
Die Plattform (Bild © MatterMedia).

Durch den angebrachten Laser an der Spitze des Arms wird eine höhere Genauigkeit beim 3D-Druck erreicht. Der Laser misst die Armposition und sendet diese Informationen zurück an den Computer, woraufhin automatisch Anpassungen vorgenommen werden und der Drucklauf stabil gehalten wird.

3D-Drucker DCP
Der DCP in einer Ausstellung (Bild © MatterMedia).

Das mobile, zusammengesetzte Roboterarmsystem, das aus einem großen 4-DOF-Hydraulikarm und einem kleineren 6-DOF-Elektroarm besteht, der an seinem Endpunkt befestigt ist, ähnelt im Design einem menschlichen Arm.

Mit diesem Testdruck wurden viele Vorteile des DCP und Print-in-Place verdeutlicht. Es können großflächige Strukturen, schnell gedruckt werden. Dank Solarzellen und Batterien kann das DCP an vielen Orten autark arbeiten.

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