3D printing and assembling of frame modules using printable strain-hardening cement-based composites (SHCC)

Ivaniuk, Egor; Eichenauer, Martin Friedrich; Tošić, Zlata; Müller, Steffen; Lordick, Daniel; Mechtcherine, Viktor

doi:10.1016/j.matdes.2022.110757

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“…Für die automatisierte Serienfertigung werden verschiedene innovative Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck [22][23][24], die Herstellung mithilfe 3D-gedruckter, rezyklierbarer Sandschalungen [25] oder Strangpressverfahren für Stützen aus ultrahochfestem Beton (UHFB) [26] adaptiert bzw. entwickelt.…”

Section: Einführungunclassified

“…Räumliches Flächentragwerk aus 3Dgedruckten BetonrahmenIm folgenden Beispiel wird die Benchmarkaufgabe mithilfe der 3D-Drucktechnologie gelöst, die Gegenstand der Entwicklungen im SPP-Projekt ACDC (Adaptive Concrete Diamond Constructions) an der TU Dresden ist[4,23,44]. Ziel dieses Brückenentwurfs ist insbesondere, eine diskrete Schalenstruktur von 2D (in der Fläche) auf 3D (im Raum) zu übertragen.…”

unclassified

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Modulare Fußgängerbrücken aus seriell hergestellten Betonfertigteilen

Rettinger,

Prziwarzinski,

Meyer

et al. 2023

Beton und Stahlbetonbau

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Modulare Baukonstruktionen ermöglichen die serielle und automatisierte Herstellung von Fertigteilen, welche kontrolliert in einem Fertigteilwerk produziert und anschließend auf der Baustelle in kurzer Zeit montiert werden können. Hierdurch können Herstellungsprozesse weitreichend optimiert und neue Technologien der automatisierten und robotergestützten Fertigung eingesetzt werden. Die Fertigung im Werk verringert Lärm, Staub und Stau auf den Baustellen und durch die Rationalisierung von Prozessen im Fertigteilwerk können Verschnitt‐ und Abfallmengen minimiert und somit Ressourcen eingespart werden. In der vor Witterung geschützten Umgebung können zudem Hochleistungswerkstoffe mit hoher Präzision verarbeitet werden, sodass deren Eigenschaften optimal ausgenutzt werden und eine hohe gleichbleibende Qualität erzielt wird. Von dem planenden Ingenieur verlangt modulares Bauen ein umfassendes Verständnis und die Berücksichtigung der Herstellungsprozesse sowie eine sorgfältige Planung aller Fügestellen des Tragwerks. Das Planungsteam steht vor der Herausforderung, trotz aller Anforderungen durch die Modularisierung, Rationalisierung und Fertigung ein funktionales, dauerhaftes und ästhetisch hochwertiges Bauwerk zu entwerfen. In den in diesem Beitrag vorgestellten Entwurfsstudien stellen sich die Autoren dieser Aufgabe, indem sie Technologien aus aktuellen Forschungsprojekten des modularen Betonbaus in einem einheitlichen Entwurfsszenario einer Fußgängerbrücke anwenden.

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Section: Einführungunclassified

unclassified

Modulare Fußgängerbrücken aus seriell hergestellten Betonfertigteilen

Rettinger,

Prziwarzinski,

Meyer

et al. 2023

Beton und Stahlbetonbau

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Printability and hardening performance of three-dimensionally-printed geopolymer based on lunar regolith simulant for automated construction of lunar infrastructure

Li,

Zhang,

Zhou

et al. 2023

Front. Struct. Civ. Eng.

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Using an in situ lunar regolith as a construction material in combination with 3D printing not only reduces the weight of materials carried from the Earth but also improves the automation of lunar infrastructure construction. This study aims to improve the printability of a geopolymer based on a BH-1 lunar regolith simulant, including the extrudability, open time, and buildability, by controlling the temperature and adding admixtures. Rheological parameters were used to represent printability with different water-to-binder ratios, printing temperatures, and contents of additives. The mechanical properties of the hardening geopolymer with different filling paths and loading directions were tested. The results show that heating the printed filaments with a water-to-binder ratio of 0.32 at 80 °C can adjust the printability without adding any additive, which can reduce the construction cost of lunar infrastructure. The printability of the BH-1 geopolymer can also be improved by adding 0.3% Attagel-50 and 0.5% polypropylene fiber by mass at a temperature of 20 °C to cope with the changeable environmental conditions on the Moon. After curing under a simulated lunar environment, the 72-h flexural and compressive strengths of the geopolymer specimens reach 4.1 and 48.1 MPa, respectively, which are promising considering that the acceleration of gravity on the Moon is 1/6 of that on the Earth.

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