“…The easily distinguishable characteristic of these curves is that of their three distinct segments, corresponding to three different stages in the experiment. Note that the observed behavior is similar to the results reported in earlier works on ram extrusion [36,45]. According to Perrot et al [36], the three parts can be attributed to (a) Part I: compaction of the tested material at flow initiation; (b) Part II: frictional resistance during equilibrium plug flow and (c) Part III: compaction against static/unshared concrete, the so-called “dead-zone”.…”
Section: Resultssupporting
confidence: 90%
“…Thus, for the first and third part of the curve, the load exponentially increases with increasing displacement of the piston, while, in the second part, starting at a displacement of approximately 10 mm, the force remains almost constant or even decreases slightly as displacement increases. This slight decrease in force is an expected result since the total frictional resistance decreases with decreasing billet length [36,45]. For the comparative assessment, only Part II is relevant [35].…”
Incorporating reinforcement into the practice of digital concrete construction, often called 3D-concrete-printing, is a prerequisite for wide-ranging, structural applications of this new technology. Strain-Hardening Cement-based Composites (SHCC) offer one possible solution to this challenge. In this work, printable SHCC were developed and tested. The composites could be extruded through a nozzle of a 3D-printer so that continuous filaments could be deposited, one upon the other, to build lab-scaled wall specimens without noticeable deformation of the bottom layers. The specimens extracted from the printed walls exhibited multiple fine cracks and pronounced strain-hardening characteristics under uniaxial tensile loading, even for fiber volume fractions as low as 1.0%. In fact, the strain-hardening characteristics of printed specimens were superior to those of mold-cast SHCC specimens.
“…The easily distinguishable characteristic of these curves is that of their three distinct segments, corresponding to three different stages in the experiment. Note that the observed behavior is similar to the results reported in earlier works on ram extrusion [36,45]. According to Perrot et al [36], the three parts can be attributed to (a) Part I: compaction of the tested material at flow initiation; (b) Part II: frictional resistance during equilibrium plug flow and (c) Part III: compaction against static/unshared concrete, the so-called “dead-zone”.…”
Section: Resultssupporting
confidence: 90%
“…Thus, for the first and third part of the curve, the load exponentially increases with increasing displacement of the piston, while, in the second part, starting at a displacement of approximately 10 mm, the force remains almost constant or even decreases slightly as displacement increases. This slight decrease in force is an expected result since the total frictional resistance decreases with decreasing billet length [36,45]. For the comparative assessment, only Part II is relevant [35].…”
Incorporating reinforcement into the practice of digital concrete construction, often called 3D-concrete-printing, is a prerequisite for wide-ranging, structural applications of this new technology. Strain-Hardening Cement-based Composites (SHCC) offer one possible solution to this challenge. In this work, printable SHCC were developed and tested. The composites could be extruded through a nozzle of a 3D-printer so that continuous filaments could be deposited, one upon the other, to build lab-scaled wall specimens without noticeable deformation of the bottom layers. The specimens extracted from the printed walls exhibited multiple fine cracks and pronounced strain-hardening characteristics under uniaxial tensile loading, even for fiber volume fractions as low as 1.0%. In fact, the strain-hardening characteristics of printed specimens were superior to those of mold-cast SHCC specimens.
“…Ähnlich wie Pumpbarkeit ist Extrudierbarkeit keine intrinsische, grundlegende physikalische Eigenschaft zementbasierter Werkstoffe, sondern eine prozessspezifische Charakteristik. In der Literatur zur konventionellen Extrusion beschreibt die Extrudierbarkeit nicht nur die Fähigkeit eines Materials, durch eine Öffnung kontrolliert herausgepresst zu werden sondern auch seine Formstabilität nach Verlassen der Düse . Von dieser Definition soll im Kontext des 3D‐Drucks mit Beton bewusst abgewichen werden, und zwar aus zwei Gründen:…”
Section: Extrudierbarkeitunclassified
“… Beispiele von Störungen beim 3D‐Druck: a) Extrudierrate ist zu gering für die gegebene Druckkopfgeschwindigkeit, was zu diskontinuierlichen Schichten führt; b) Extrudierrate ist zu hoch, was zu „Stauchungen“ führt. Quelle: Examples of disturbances during 3D‐pritning: a) extrusion rate is too low for the given print head speed, resulting in discontinuous layers; b) extrusion rate is too high, leading to ‘buckled' layers. Source: …”
Section: Extrudierbarkeitunclassified
“…Quelle: Examples of disturbances during 3D‐pritning: a) extrusion rate is too low for the given print head speed, resulting in discontinuous layers; b) extrusion rate is too high, leading to ‘buckled' layers. Source: …”
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 Herstellungsverfahren, im allgemeinen Sprachgebrauch als 3D‐Druckverfahren bezeichnet, wurden zunächst für die stationäre Industrie entwickelt und sind von höchster Automatisierung gekennzeichnet. Sie sind Teil der Strategie Industrie 4.0 und stellen auch für die Bauwirtschaft eine große Chance für Effizienzsteigerungen dar. Mit diesem Beitrag wird aufgezeigt, dass Beton‐3D‐Druckverfahren, und im Speziellen das CONPrint3D®‐Verfahren, im Vergleich zu konventionellen Herstellmethoden von Wandkonstruktionen aus Mauerwerk oder Beton wirtschaftlich vorteilhaft sind und hinsichtlich einer Kosten‐ und Zeitersparnis nachweislich großes Potenzial besitzen. Für das CONPrint3D®‐Verfahren wurden im Rahmen von forschungsbegleitenden Auswertungen konkrete Leistungswerte ermittelt und diese in einer Wirtschaftlichkeitsbetrachtung den Wandbausystemen Kalksandstein (KS‐Stein)‐Mauerwerk, Ziegel‐Mauerwerk und Stahlbeton gegenübergestellt. Durch eine Differenzkostenbetrachtung werden die maximalen Gerätekosten für die Druckmaschine pro m2 Wandfläche und pro Zeiteinheit berechnet. Mit großer Sicherheit ist davon auszugehen, dass Beton‐3D‐Drucker innerhalb des ermittelten Gerätekostenbudgets wirtschaftlich einsetzbar sind.
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