Verbesserung beim Bauen mit 3D-Druckern: TU Eindhoven entwickelt mathematisches Modell zur Optimierung des 3D-Drucks von Bauwerken aus Beton

 15. Februar 2018  Andreas Krämer  

Der Professor für angewandte Mechanik von der TU Eindhoven, Akke Suiker, hat in einem Wissenschaftsmagazin ein mathematisches Modell vorgestellt, welches das Verfahren für den 3D-Druck von Beton optimieren soll. Genauer geht es um die optimierte Zuführung von Beton für die einzelnen Schichten mit dem Ziel, Bauwerke aus dem 3D-Drucker stabiler zu machen und schneller fertigzustellen.

Anzeige

Logo TU Eindhoven.An der Technischen Universität Eindhoven hat Akke Suiker, Professor für angewandte Mechanik ein Mathemodell für stabilere Bauwerke aus dem 3D-Drucker entwickelt. Ingenieure können mit dem Modell die optimalen Abmessungen und Druckgeschwindigkeiten festlegen, bei der gedruckte Wände noch stabil bleiben. Die TU Eindhoven hat bei der additiven Fertigung von Gebäuden durchaus praktische Erfahrung. Zusammen mit dem Bauunternehmen BAM Infrastructure (Royal BAM Group) hat die TU Eindhoven eine Fahrradbrücke entworfen, die im Sommer 2017 mit einem 3D-Beton-Drucker gefertigt wurde.

Gedruckter Beton muss ohne Unterstützung einer Schalung gleich das Gewicht der darüber gefertigten Betonschichten tragen. Jede weitere Schicht erhöht die Spannung und ob der Beton schon hart und stark genug ist, um eine zusätzliche Schicht aufzudrucken, ist eine der zentralen Fragen beim 3D-Druck von Gebäuden. Auf der International Journal of Mechanical Sciences zeigte Akke Suiker jetzt die Ergebnisse seiner Berechnungen, die auch unter dem Titel „Mechanical performance of wall structures in 3D printing processes: Theory, design tools and experiments“ im International Journal of Mechanical Sciences erschienen sind..

Seine Gleichungen erlauben eine Berechnung, in welcher Geschwindigkeit bei der angegebenen Aushärtungscharakteristik und Abmessungen der Wände die gedruckten Schichten ohne zusammenbrechende Strukturen aufgetragen werden können.

Optimiertes Automatisierung beim Rohbau möglich

Optimierung Beton-3D-Druck
Akke Suiker zeigt die Ergebnisse seiner Forschungen bei der Optimierung von Beton aus dem 3D-Drucker für die additive Fertigung von Gebäuden (Bild © A.S.J.Suiker/International Journal of Mechanical Sciences, Volume 137).

Suiker kann auch berechnen, auf welcher Weise eine Wand mit so geringen Materialeinsatz wie möglich hergestellt werden kann und welche Auswirkungen bauliche Unregelmäßigkeiten haben. Es gibt 15 bis 20 Faktoren auf die man achten muss, doch weil Suiker seine Gleichungen zweckmäßig skalierte, blieben fünf dimensionslose Parameter übrig und aus diesem Grund erfolgt die Lösung des Problems mit einem intuitiven Modell.

Die Erkenntnisse aus dem Modell schaffen Suiker zufolge wichtiges Basiswissen für alle, die Bauwerke per 3D-Drucker fertigen wollen. Er nannte Bauingenieure, Ingenieurbüros und Unternehmen, die dünnwandige, kleine Kunststoffprothesen drucken als Beispiele, weil dort auch die errechneten Gleichungen gelten würden. Von der Cambrigde University wurde Professor Suiker für ein Seminar über seine Arbeit eingeladen. Wie wir im Oktober 2016 berichteten, erhielt die TU Eindhoven die Erlaubnis, in der Stadt Eindhoven ein Haus aus Beton mit einem 3D-Drucker aufzubauen.

Sein Modell validierte er mit Testergebnissen, die von PhD-Student Rob Wolfs per Beton-3D-Drucker an der TU Eindhoven gewonnen wurden. Er entwickelte gleichzeitig mit Suiker ein Computermodell, mit dem eine Berechnung des Verhaltens im Druckprozess möglich ist. Das Computermodell basiert auf der Finite-Elemente-Methode.

Die Ergebnisse der unabhängig voneinander entstandenen Modelle bestätigten sich einander. Das Modell von Wolf funktioniert vor allem in Verbindung mit einer detaillierten Analyse komplexer Probleme bei besonderen Druckbedingungen. Der rein numerischer Charakter und die erforderliche Rechenzeit reichen nicht aus, um die wichtigsten Effekte des Druckvorgangs zu erfassen und übergreifende Trends zu beschreiben. Weitere News zu diesem Thema auch in Zukunft im Newsletter von dem 3D-grenzenlos Magazin (kostenlos abonnieren).

Mehr News:

Anzeige

TOP 10 verkaufte 3D-Drucker der 25. Kalenderwoche 2019

Platzierung diese WochePlatzierung letzte WocheGerätAktionspreisAktion / GutscheinZum ShopLagerDetailsTestberichtGültig bisRabattierte Stückzahl
1 (+-0)1Creality3D – Ender 3153,00 €Flash SalekaufenEU (Fast-23)- Bestes Preis-Leistungs-Verhältnis
- TOPSELLER 2018
lesen30.06.201950
2 (+4)6Creality3D CR-10S Pro504,00 €

GB3DCRP

kaufenChina30.06.201950
3 (+-0)3Alfawise U20243,00 €

GBU20SPL

kaufenEU (Fast-23)- SCHNELLER VERSAND AUS EU!lesen30.06.201950
4 (-2)2Alfawise U30158,40 €VorverkaufspreiskaufenEU (Fast-23)- Bestes Preis-Leistungs-Verhältnislesen30.06.201950
5 (+3)8Anet A8131,40 €

GB23CC4

kaufenEU (Fast-30)- Beliebter Klassiker30.06.201950
6 (Neueinsteiger)10+Two trees Saphir S351,00 €Flash SalekaufenChina- Neuer 3D-Drucker30.06.201950
7 (zurück in TOP 10)10+Creality3D Ender – 3X176,40 €Flash SalekaufenChina30.06.201950
8 (-1)7Alfawise C10 Graviermaschine144,00 €

GBCNC10A

kaufenChinaGraviermaschine30.06.201950
9 (Neueinsteiger)10+Alfawise U20 Plus342,00 €Flash SalekaufenEU (Fast-23)- Neuer 3D-Drucker30.06.201950
10 (-6)4Creality3D CR - 10S351,00 €

GB10S1123

kaufenEU (Fast-23)- Umfangreiche Ausstattunglesen30.06.201950
OUT (-5)5Tronxy X5S262,44 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-3)7Alfawise U30 Pro208,14 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT (-1)9Creality3D - Ender 3 PRO209,05 €Aktion beendet.kaufenChina- Steigende NachfrageABGELAUFENAktion beendet.
OUT7-Easythreed Mini108,00 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT10+KOHON KH01320,40 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-23)ABGELAUFENAktion beendet.
OUT8Tronxy X5S – 400323,63 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT9Tevo Flash395,55 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT10Alfawise C10152,82 €Aktion beendet.kaufenChina- Graviermaschine als ideal Ergänzung für jede Makers-WerkstattABGELAUFENAktion beendet.
OUT-Tronxy X5251,71 €Aktion beendet.kaufenEU (Fast-08)ABGELAUFENAktion beendet.
OUT-GEEETECH A20M332,62 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT3JGAURORA A5S134,84 €Aktion beendet.kaufenChinaABGELAUFENAktion beendet.
OUT8Anet A6144,73 €Aktion beendet.kaufenEU- Beliebter KlassikerlesenABGELAUFENAktion beendet.
OUT10JGAURORA A5X332,62 €Aktion beendet.kaufenEUlesenABGELAUFENAktion beendet.

Gutschein-Code funktioniert nicht? Hier melden | Alle 3D-Drucker-Gutscheine | 3D-Drucker kaufen


Newsletter – 3D-Drucker-News per E-Mail:

Zur Anmeldung und Anmeldeinformationen