3D-gedruckte Hohlräume

Forschungsprojekt zur additiven Fertigung von Aussparungskörpern

Weniger Beton bei gleicher Leistungsfähigkeit – dieser Maxime folgen nicht nur bautechnologische Entwicklungen wie etwa Carbon-, Ultrahochleistungs- oder Gradientenbeton. Auch mit dem 3D-Druck ergeben sich Möglichkeiten, massiv CO2 und Ressourcen einzusparen.

Gallerie

Wie das etwa im Bereich von Deckenbauteilen gelingen kann, zeigen die Ergebnisse des Forschungsprojekts Coebro – Additive Fabrication of Concrete Elements by Robots der TU Graz. Mit der dort entwickelten Bauweise lassen sich Decken verwirklichen, die gegenüber herkömmlichen Ortbetondecken bis zu 35 Prozent weniger Beton benötigen. Ermöglicht wird das durch Kassettendeckenkonstruktionen, die sich mit vorgefertigten 3D-gedruckten Aussparungskörpern herstellen lassen.

Diese dienen als verlorene Schalung, sodass sich der Schalungsaufwand des Deckenreliefs in Grenzen hält. Die Aussparungskörper können dank der 3D-Technik – beschränkt von der Reichweite des Roboterarms – mit unterschiedlichen Proportionen erstellt werden. Bei digitalen Fertigungsmethoden macht es für den 3D-Drucker kaum einen Unterschied, ob er zig gleiche Elemente oder nur unterschiedliche Formen erzeugt. Viele der damit geschalten Decken haben daher nur noch wenig mit einer konventionellen Kassettendecke gemein.

Gestalterisch komplex und schon fast ornamental erscheint dann auch ein Deckenelement, das im Rahmen des Forschungsprojektes entstanden ist. Die Aussparungskörper – die in diesem Pilotprojekt noch etwas wuchtig erscheinen – erzeugen geschwungene Rippen, die sich zu einer geometrischen Form fügen. Orthogonal, aber auffallend leicht und dünn präsentiert sich hingegen eine Installation, die im Kunsthaus Graz im Rahmen der Steiermark Schau 2021 noch bis Oktober 2021 zu sehen ist. Die Aussparungskörper wurden dort samt Bewehrung freischwebend im Raum zu einer Art Halbfertigteildecke montiert.

Wie sich die Deckenkonstruktion in der Praxis einsetzen lässt, ist bereits auf Baunetz Wissen, Bereich Gerüste und Schalungen, zu sehen: Beim Bau eines Ateliers im Schloss Seehof bei Lunz am See wurde die dank der Aussparungskörper frei kalibrierbare Kassettendecke genutzt, um den Raum selbst in eine Kunstinstallation zu verwandeln (siehe auch Bauwerke zum Thema).

Forschungsprojekt: Institut für Tragwerksentwurf / TU Graz (Team: Georg Hansemann, Robert Schmid, Christoph Holzinger, Joshua Paul Tapley, Stefan Peters, Andreas Trummer) mit dem Labor für konstruktiven Ingenieurbau / TU Graz und Baumit, Wopfing

Fachwissen zum Thema

Kassettendecke des Paul-Löbe-Hauses in Berlin

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Glossar A-Z

Kassettendecke

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Elementwand und Dämmung übernehmen die Funktion einer verlorenen Schalung.

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Sonderschalungen

Verlorene Schalungen

Während die klassische verlorene Schalung üblicherweise unsichtbar bleibt, können auch tragende Bauteile sowie komplexe Hüllen und Aussparungskörper als solche fungieren.

Bauwerke zum Thema

Ein Anbau an das Schloss Seehof bei Lunz am See soll dem Künstler Hans Kupelwieser als Atelier dienen.

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Bildung/​Kultur

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3D gedruckte Aussparungskörper formen die verlorene Schalung der Decke, bei der die Rippen in zwei Richtungen jeweils auf einen Fluchtpunkt zulaufen.

Holz auf Beton: das DFAB House auf dem NEST-Gebäude in Dübendorf

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Wohnen

DFAB House in Dübendorf

Ein Pilotprojekt zieht alle Register in Sachen digitalisierte Betontechnik. Neben 3D-sandgedruckten Schalungselementen kamen Spritzbeton und Gleitschalungen zum Einsatz.

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Von der Quelle zur Senkeneu

Speichersilo (links) und Reihendoseur (rechts) gehören zum Equipment von Neustark, einem Unternehmen, das Recyclingbeton mit Kohlendioxid  anreichert.

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3D-gedruckte Hohlräume

Deckenelemente, die sich dank 3D-Druck mit deutlich weniger Beton verwirklichen lassen, waren Gegenstand des  Forschungsprojekts Coebro – Additive Fabrication of Concrete Elements by Robots der TU Graz.

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Deckenelemente, die sich dank 3D-Druck mit deutlich weniger Beton verwirklichen lassen, sind Gegenstand des  Forschungsprojekts zur additiven Fertigung von Aussparungskörpern der TU Graz.

Asche zu Beton

Wasser, Gesteinskörnung, Zement und Müllverbrennungsreststoff (schwarz): Aus diesen Grundzutaten könnte eine neue Art von Recyclingbeton entstehen.

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Im Deutschen Museum in München spannt seit kurzem eine Carbonbetonbrücke von Wand zu Wand.

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Zwei hauchdünne Carbonbetonschichten, ausgesteift durch Infraleichtbeton: Eine im Deutschen Museum in München verwirklichte Brücke zeigt, welche Möglichkeiten hybride Betonbauteile bieten.

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Beton unter dem Mikroskop

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Recycling vor Ort

Ein Team um die Professorin Andrea Kustermann schuf einen 20 Quadratmeter großer Pavillon aus Recyclingbeton auf dem Gelände der Bayernkaserne.

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Im Rahmen eines Forschungsprojekts an der Hochschule München ist auf dem Gelände der Bayernkaserne ein Musterpavillon entstanden, für den ein Beton mit 100 Prozent rezyklierter Körnung verwendet wurde.

Rohstoffquelle und Materialbank

Für die neue Rathauserweiterung, die das Büro Heimspiel Architekten in Kooperation mit agn verwirklichte, wurde die abgetragene Substanz des Vorgängerbaus so gut wie möglich als Rohstoffquelle genutzt.

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Bei der Rathauserweiterung im hessischen Korbach diente der ungeliebte Vorgängerbau als Quelle für das benötigte Baumaterial. Der Prozess wurde wissenschaftlich begleitet.

Schlacke statt Kies

Im Projekt ASHCON arbeitet die TH Köln an einem Verfahren, um Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar zu machen. Dazu wurden Probekörper mit MV-Asche (links im Bild) hergestellt und mit Probekörpern, die nach einer Standardrezeptur gefertigt wurden (rechts im Bild), verglichen.

Im Projekt ASHCON arbeitet die TH Köln an einem Verfahren, um Müllverbrennungsaschen (MV-Aschen) für die Betonherstellung nutzbar zu machen. Dazu wurden Probekörper mit MV-Asche (links im Bild) hergestellt und mit Probekörpern, die nach einer Standardrezeptur gefertigt wurden (rechts im Bild), verglichen.

Durch ein spezielles Aufbereitungsverfahren werden aus Müllverbrennungsaschen Gesteinskörnungen.

Selbstheilender Beton

Im Beton sind Kapseln mit Epoxidharz verbaut, die brechen, wenn ein Riss entsteht

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Risse lassen sich beim Bauen mit Stahlbeton kaum vermeiden. Problematisch werden diese Läsionen erst, wenn Wasser und Salze bis...

Textilbeton mit Flachs

Prototyp einer naturfaserverstärkten Betonbrücke auf der Bau 2019

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Unter Textilbeton versteht man für gewöhnlich einen Beton, der mit Geweben aus Carbon oder Glasfaser verstärkt ist. Ein...

Textilbeton-Leichtbauabsorber

Unterschiedlich große Öffnungen in der Abdeckung ermöglichen eine Steuerung der Schallabsorption

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Dass es auch Anwohner an Bahnstrecken oder Autobahnen in ihrem Zuhause möglichst ruhig haben wollen, ist verständlich. Dennoch...

Tragende Fertigteile aus Recyclingbeton

Vom Fertigteilwerk Beton-Betz wurden für ein Pilotprojekt tragende Fertigteile aus Recyclingbeton erstellt.

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Bei einem Pilotprojekt auf einem Autobahnrastplatz bei Thionville wird für eine Lärmschutzwand aus vorgefertigten Betonelementen zu 100 Prozent rezyklierte Körnung verwendet.

Ultraschall steigert Fließfähigkeit und Frühdruckfestigkeit

Durch die Anwendung von Ultraschall im Mischprozess könnten deutliche Stei­gerungen der Fließfähigkeit und der Frühdruckfestigkei­t des Betons erreicht.

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Das ultraschallgestützte Mischen von Beton könnte bei der Vorfertigung unter anderem den Einsatz von Zementen mit geringerem Klinkergehalt ermöglichen.

Unsichtbare Pflaster

Grundlage von BIRDS waren drei verschiedenfarbige Zemente, die mit Zusatzstoffen wie Flugasche, Pigment und Trassmehl kombiniert wurden.

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Forschende der Hochschule Rhein-Main haben ein Baukastensystem für die Instandsetzung von denkmalgeschützten Sichtbetonbauten entwickelt.

Verbundwerkstoffe aus dem Materiallabor

Mit Blingcrete lassen sich beispielsweise baulich integrierte Leitsysteme umsetzen

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Neue Werkstoffe haben in den letzten Jahren bislang ungeahnte Potenziale für das Baugewerbe und die Architektur eröffnet. Eines...

Von der Hauswand zur Brücke

An der Schweizer Hochschule EFPL in Lausanne hat ein Forschungsteam eine Fußgängerbrücke aus wiederverwendeten Betonblöcken entwickelt. Das Projekt trägt den Namen RE:CRETE.

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Fügen statt Gießen: Forschende der Hochschule EFPL haben eine Fußgängerbrücke gebaut, die nicht frisch betoniert, sondern aus wiederverwendeten Betonblöcken zusammengesetzt wurde.

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Der Beitrag Wetland der Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) zur 17. Architekturbiennale in Venedig wurde mit dem Goldenen Löwen ausgezeichnet.

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Zement aus kalziniertem Ton

Für den Zement LC3 wird vor Ort vorhandene, geeignete Tonerde in einem Drehrohrofen gebrannt und zusammen mit gemahlenem Kalkstein in die Rezeptur eingebracht.

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Tonerde und Kalkstein sind Hauptbestandteile eines Zements, bei dem der Klinkeranteil auf 50 % reduziert werden kann - was zu deutlich weniger CO2-Emissionen im Herstellungsprozess führt.

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