Forscher der ETH Zürich haben eine Methode entwickelt, mit der sie ultradünne Schalungen für Betonkonstruktionen im kostengünstigen und schnellen 3D-Druckverfahren herstellen können. Sie nutzten die s.g. „Eierschalenmethode“ sie für die Betonsäule des „Future-Tree-Pavillions“. Wir stellen die Arbeit der Schweizer Forscher und Designer vor.
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Die ETH Zürich hat viele Bereiche der komplexen Konstruktions- und Bautechniken erforscht. Im vergangenen Jahr stellten die Schweizer Forscher der ein 3D-Druckverfahren mit Beton vor, mit dem sie aufwendige Betonsäulen für das Origen Fest in Riom herstellten. In einem neuen Projekt setzen sich Wissenschaftler mit der Entwicklung einer „Eierschalenmethode“ für den 3D-Druck ultradünner Gerüststrukturen auseinander, wie auf der Projektseite der ETH Zürich berichtet wird.
Future-Tree-Pavillion
Eine Studie, die mit der Abhandlung „Eggshell: Ultra-Thin Three-Dimensional Printed Formwork for Concrete Structures“ veröffentlicht wurde, setzt sich mit dem Bau des fast einen Meter hohen Future-Tree-Pavillions auseinander. Er befindet sich im Innenhof von Basler & Hofmann, einem Schweizer AEC-Beratungsunternehmen. Designer von Basler & Hofmann waren am Projekt beteiligt.
„Der Future Tree ist eine Stahlbetonsäule, die aus einer ultradünnen Schalung hergestellt, von einem Roboter in 3D gedruckt und mit einem speziell entwickelten schnell aushärtenden Beton gefüllt wird“, sagte das Designteam. „Dieses neuartige Herstellungsverfahren ermöglicht nicht standardmäßige, strukturell optimierte Betonkonstruktionen, während die Standardverstärkung integriert und Schalungsabfälle minimiert werden können.“
Die Entstehung
Die Schalung entstand mit einem Großformat-FDM-3D-Drucker, der mit einem Roboterarm mit einem Bauvolumen von 1200 × 1200 × 3600 mm ausgestattet ist. Am Ende des Arms wurde Standardfilament über eine 1,5 mm-Düse extrudiert. Mit einem rautenförmigen Mikromuster auf der Schalung lösten sie das Problem des Schrumpfens. Das Muster verringerte die Spannung und sorgte für eine bessere Steifigkeit des Materials. Die Forscher konnten das von der ETH Zürich entwickelte Smart Dynamic Casting (DEZA) für bis zu 1,5 mm dünne Schalungen einzusetzen und so die Schalung auf ein Minimum reduzieren.
Der fertige Pavillion hat eine Fläche von 107 Quadratmetern und besteht aus 380 acetylierten Holzelementen, die mit Schrauben verbunden sind. Er wurde an zwei Seiten des Gebäudes befestigt und ruht auf der 3D-gedruckten Betonsäule.
