Additive Fertigung im Betonbau: aktueller Stand

Abstract

Die Umsetzung innovativer Konzepte, wie digitale Betonherstellung und Prozessautomatisierung, könnte zu einer Steigerung der Produktivität und zu einer Verringerung des Materialbedarfs im Betonsektor führen. Die wissenschaftliche Fachwelt hat dieses Potenzial erkannt, sodass das globale Interesse und die Anzahl der Forschungs‐ und Entwicklungsaktivitäten zu diesem Thema exponentiell zunehmen. Aktuell werden bereits weltweit hochwertige digitale Fertigungskonzepte entwickelt und erfolgreich zum Drucken einiger Pilotprojekte eingesetzt. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über die bekanntesten additiven Fertigungsverfahren im Betonbau und wesentliche Fallstudien. Darüber hinaus werden die offenen technischen und technologischen Fragen diskutiert. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Entwicklung praktischer Lösungen und deren Umsetzung im Betonsektor.

Entwicklung von Prozessen zur automatisierten Planung und Herstellung von Stahlbetonbauteilen

“…Der Grundgedanke dahinter ist die Produktion von Teilen und Strukturen in situ und gleichzeitig der Verzicht auf konventionelle Herstellungsmethoden mittels Schalungen. In der Bauindustrie liegt das Interesse an den Verfahren derzeit stark auf dem 3D-Druck von Gebäuden und Fertigteilen, wofür zumeist Material-Extrusionsverfahren zum Einsatz kommen, bei welchen Frischbeton schichtweise aufgetragen wird [20][21][22][23][24][25]. Die Firmengruppe Max Bögl verfolgt den Ansatz des selektiven Bindens zur Herstellung von Einbauteilen und Halbfertigteilen.…”

Computational modeling of fiber orientation during 3D-concrete-printing

“…3D-concrete-printing is characterized by an automated layer-wise deposition of a "stiff" fresh concrete material through an extrusion nozzle to produce structures without formwork. Some state-of-theart reports about additive manufacturing using fresh concrete are given in [1][2][3][4]. To make 3D-concrete-printing a more reli-B Günther Meschke guenther.meschke@rub.de 1 Institute for Structural Mechanics, Ruhr-University Bochum, Bochum, Germany able and efficient production technology, several challenges, as discussed in the state-of-the-art reports above, must be overcome, among which the incorporation of reinforcement is one of the biggest to be solved [5].…”

“…An overview of the PFEM and an efficient solution algorithm for the fiber orientation model within a PFEM framework is covered in Sect. 4. This section also introduces a methodology for reconstructing the orientation distribution function based on the maximum entropy method [28], which is used as a post-processing tool in the numerical analyses to quantify fiber orientation states, allowing for a more convenient interpretation of the results.…”