_BIM
Jenseits des 3D-Drucks
Filigrane, ressourceneffiziente Betonstrukturen dank neuartigem Druckverfahren
Die Technologie des 3D-Betondrucks hat in den letzten Jahren einen enormen Aufschwung erfahren und wurde bereits in unterschiedlichen Maßstäben umgesetzt. Diese Entwicklung lässt sich nicht zuletzt auf den erheblichen CO2-Ausstoß zurückführen, den die herkömmliche Betonbauweise mit sich bringt. Bei der additiven Fertigung hingegen wird das Material nur dort aufgebracht, wo es im Bauteil konstruktiv auch tatsächlich benötigt wird. Damit können – gegenüber der klassischen Betonbauweise – zwischen fünfzig und siebzig Prozent des Baustoffs eingespart werden.
Gallerie
Neuartiges 3D-Injektionsdruckverfahren
Üblicherweise wird beim 3D-Druck der Beton Schicht für Schicht
durch einen sogenannten Extruder aufgetragen, um etwa eine Hauswand
zu errichten. Forschende des Instituts für Tragwerksentwurf (ITE)
und des Instituts für Baustoffe, Massivbau und Brandschutz (IBMB)
der Technischen Universität Braunschweig entwickelten im Rahmen des
Forschungsprojekts Beyond 3D Printing – A novel spatial printing
technology for lightweight spaceframe concrete structures ein
neues 3D-Injektionsdruckverfahren, mit dem filigrane
Leichtbaustrukturen aus Beton hergestellt werden können. Beteiligt
am Forschungsvorhaben sind die Professoren Dirk Lowke, Harald Kloft
und Norman Hack. Ziel sei eine leichte, aufgelöste Bauweise mit
Beton, die man eher von Holz oder Stahl kennt und die der massiven
Bauweise im klassischen Betonbau gegenübersteht, erklären die
Beteiligten.
Bei dem Verfahren werden Betonstränge robotergesteuert in ein Trägermedium – im Versuchsaufbau ein durchsichtiges Gel – injiziert. Für die großtechnische Anwendung soll das Gel jedoch durch eine mineralische Suspension ersetzt werden, die günstiger, ökologisch unschädlich und recycelbar sein soll. Die Trägerflüssigkeit sorgt dafür, dass der injizierte Beton an der gewünschten Position bleibt und dort erhärtet, daher ist die Konsistenz und Zusammensetzung dieses Materials essenziell für den Erfolg des Drucks. Innerhalb des Trägermediums können somit verschiedenste Strukturen hergestellt werden – auch sehr komplexe Geometrien ohne die üblichen räumlichen Einschränkungen. Nach der Injektion wird das Trägermedium abgelassen – übrig bleibt die gedruckte, gitterähnliche Struktur aus Beton.
Filigrane, ressourceneffiziente Brücken- und
Dachtragwerke
Als Einsatzgebiet sehen die Forschenden vor allem Brücken oder
Dachtragwerke und verweisen auf alte Konstruktionsmethoden wie die
Brückentragwerke des Schweizer Bauingenieurs Robert Maillart oder
die filigranen „Ferro-Cemento“-Elemente des italienischen
Bauingenieurs Pier Luigi Nervi. Aufgrund ihres hohen Aufwands
werden diese Art von Strukturen heutzutage nicht mehr hergestellt.
Das neue 3D-Injektionsdruck-Verfahren könnte, so die
Wissenschaftler, diesen ressourceneffizienten Strukturen zu einer
Renaissance verhelfen.
An der Integration einer Bewehrung forscht das Projektteam ebenfalls. Die Idee ist es, Stahlstrukturen einzudrucken oder im injizierten Betonstrang gleich einen endlosen Metall- oder Faserstrang mitzuführen. Erst dann ist die Praxisfähigkeit nachgewiesen; mit mindestens zehn Jahren rechnet Professor Lowke, bis die patentierte Drucktechnik großtechnisch zum Einsatz kommen kann.
Fachwissen zum Thema
Tipps zum Thema
Baunetz Wissen BIM sponsored by:
ComputerWorks GmbH | www.computerworks.de | www.vectorworks.de
