Das Team des Forschungsbereichs „Leichtbau im Bauwesen“ am Institut für Strukturleichtbau der Technischen Universität Chemnitz (IST) fertigte laut einer Pressemitteilung der TU Chemnitz den weltweit ersten Schwibbogen mit einem 3D-Betondrucker. Der Schwibbogen ist 120 Zentimeter breit, 60 Zentimeter hoch und 14 Kilogramm schwer und entstand mit zwei Robotern auf Basis einer speziellen Rezeptur.
Details zum 3D-gedruckten Schwibbogen
Der Bereich „Leichtbau im Bauwesen“ unter Leitung von Prof. Dr. Sandra Gelbrich befasst sich seit fünf Jahren mit der Entwicklung additiver Fertigung zur effizienten Herstellung leichtbaugerechter Betonelemente mit Faserverstärkung.
Gelbrich berichtet:
„Dank der Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Sächsischen Aufbaubank und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen konnten wir wichtige wissenschaftliche Grundlagen hinsichtlich Material- und Technologieentwicklung schaffen, die nun in mehreren anwendungsnahen Forschungsprojekten in die Praxis umgesetzt werden.
Die Basis für den 3D-Betondruck ist ein Komplex aus zwei Robotern. Der erste Roboter generiert den Materialaustrag über die Betonextrusion, wobei wir hier durch die Nutzung verschiedener Düsen sehr flexibel sind. Die Betonfördereinheit besteht aus einer speziellen Mischpumpe und einer Förderschnecke mit Behälter. Der zweite Roboter kann durch den Einbau verschiedener Werkzeuge beispielsweise zum Fräsen, zum Verlegen von Fasersträngen oder für das Positionieren von Ankern genutzt werden.“
Für die Fertigungsplanung wird eine spezielle Software eingesetzt, mit der verschiedene Designvarianten fertigungsgerecht gestaltet werden können.
Enrico Rudolph, Leiter der Arbeitsgruppe „Additive Leichtbautechnologien“ am Forschungsbereich „Leichtbau im Bauwesen“, erklärt:
„Mit dieser Software erfolgen die Erstellung und das parametrische Aufbereiten der Geometrien, die Zerlegung dieser Geometrien in Einzelschichten und die Bahnplanung für die Roboter. Darauf aufbauend werden die finalen Roboterbefehle abgeleitet.“
Am Projekt beteiligt war das Steinbeis-Innovationszentrum FiberCrete in Chemnitz, mit dem die Forscher die geeignete faserbewehrte Betonrezeptur entwickelt haben. Weitere Produktentwicklungen im Bereich 3D-Betondruck seien in Vorbereitung.
Henrik Funke, Forschungs- und Entwicklungsleiter von FiberCrete, sagte:
„Dabei kommt es auf die richtige Mischung an, die während der Förderung pumpfähig sein, aber nach dem Austrag schnell ansteifen muss, um den Aufbau mehrerer Schichten zu gewährleisten.“
Gelbrich sagt:
„Denn durch die Entwicklung automatisierter additiver Technologien zur effizienten Fertigung können wichtige Weichen für den Wandel der Baubranche in naher Zukunft gestellt werden.“
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Video: Hier entsteht der Beton-Schwibbogen mit 3D-Druck
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