Beton‐3D‐Druck durch selektive Ablage

Abstract

Das Interesse am digitalen Betonbau steigt rapide an, damit auch die Erwartungen an diese neue, vielversprechende Technologie. Die Methoden der digitalen Fertigung mit Beton gewinnen immer weiter an Reife, sodass weltweit bereits mehrere Pilotprojekte realisiert werden konnten. Jedoch sind noch etliche Hürden zu nehmen, bevor der 3D‐Druck mit Beton und andere digitale Bauverfahren in die Baupraxis überführt werden können. Eine der größten Herausforderungen ist die Erarbeitung einer praxistauglichen Vorgehensweise zur Festlegung, Einstellung und Prüfung der erforderlichen Materialeigenschaften von frischem und erhärtendem Beton. Die Schwierigkeiten bei der Gestaltung der rheologischen Eigenschaften von Frischbeton ergeben sich aus unterschiedlichen, zum Teil entgegengesetzten Anforderungen, die durch maßgebende technologische Schritte – Materialförderung, Formung, Ablage und Belastung durch darauffolgende Betonschichten – bestimmt werden. Zu durchdenken und neu zu definieren sind auch einschlägige Methoden der Materialcharakterisierung. Der vorliegende Aufsatz konzentriert sich auf diese Fragestellungen im Kontext der mit großem Abstand am häufigsten verwendeten digitalen Fertigungsmethode, nämlich dem 3D‐Druck durch selektive Betonablage. Die Gedankengänge, theoretischen Grundlagen und Empfehlungen hinsichtlich der Materialprüfung lassen sich allerdings sinngemäß auch auf andere Verfahren übertragen.

Additive Fertigung im Betonbau: aktueller Stand

“…Es handelt sich um ein Vor‐Ort‐Verfahren, bei dem das Druckgerät auf einem Kran montiert ist. Dabei werden die Konturen von vertikalen Strukturelementen durch Extrudieren von Betonfilamenten erzeugt [28]. Die Technologie wird von verschiedenen Institutionen übernommen und weiterentwickelt bzw.…”

Concrete Additive Manufacturing in Construction: Integration Based on Component-Related Fabrication Strategies

“…Extrusion can be considered according to two main characteristics: (1) the "degree of deformation allowed after extrusion" and (2) the size of the filaments (cross-sectional area and ratio of width to height) [50]. One way is the extrusion of very stiff material, where the final filament shape is the same as the nozzle geometry.…”

Rheologisches Verhalten von faserbewehrtem LC3‐Feinkornbeton im Kontext der additiven Fertigung

“…Zwei weitere wichtige Parameter sind die Zeitspanne (Verarbeitungszeitraum) in der das Material in einer angemessenen Qualität für den Druckprozess eingesetzt werden kann und die Sicherstellung eines hinreichenden Verbundes zwischen den sich berührenden Oberflächen der einzelnen Schichten, um sogenannte "kalte Fugen" [14] zu vermeiden. All diese beschriebenen Eigenschaften sind eng miteinander verbunden und stehen in wechselseitiger Wirkung zueinander [15].…”