Entwicklung von Prozessen zur automatisierten Planung und Herstellung von Stahlbetonbauteilen

Abstract

Die Industrie 4.0, Digitalisierung und Automatisierung haben das Potenzial, den Werkstoff Stahlbeton unter anderem in Hinblick auf Ressourcenschonung, Vorfertigung, Dauerhaftigkeit, Qualität der Ausführung sowie viele weitere Aspekte entscheidend weiterzuentwickeln. Bereits jetzt können in Fertigungshallen immer häufiger Roboter und Robomaschinen angetroffen werden. In Anlehnung an diesen Trend werden im vorliegenden Beitrag derzeit durchgeführte Forschungs‐ und Entwicklungsarbeiten der Firmengruppe Max Bögl und der Universität der Bundeswehr München, Institut für Konstruktiven Ingenieurbau, vorgestellt. Die ersten erklärten Entwicklungsziele dieses Verbunds betreffen die Implementierung von Treibern der Digitalisierung und der Industrie 4.0 in die Planung und Herstellung von Stahlbetonfertigteilen. Hierzu wird in der digitalen Planung ein Prozess zur parametrischen 3D‐Modellierung und Bahnplanung für Roboteranwendungen entwickelt. Die entstehenden Datensätze werden anschließend in der technischen Umsetzung unter Verwendung von Industrierobotern einerseits zur individuellen Fertigung von Bewehrungskörben, andererseits zur Herstellung alternativer Bauteilgeometrien mittels eines Beton‐3D‐Druck‐Verfahrens verwendet.

Freiformbauteile im Stahlbeton‐, Spannbeton‐ und Verbundbau: Berechnung von Querschnittswerten

“…Die Anwendung wurde an einem weiteren Beispiel aufgezeigt. Es ist zu erwarten, dass durch neue Fertigungstechniken, wie beispielsweise den Beton‐3D‐Druck, die Beschreibung von Freiformen zukünftig eine wichtige Rolle einnehmen wird [12]. Für das in Abschn.…”

“…nach jeder geometrischen Anpassung des Bauteils manuell erfolgen [10]. Die Autoren arbeiten derzeit an einem Verfahren, welches die automatisierte Ableitung von Analysemodellen aus NURBS-Volumenkörpermodellen (bewehrter) Betonbauteile ermöglichen soll [11,12] Free-form reinforced concrete, prestressed concrete and composite components: Calculation of cross-section values A resource-efficient use of concrete as a construction material can be achieved by adapting the individual shape of a component under consideration to the stresses that occur and by arranging composite construction materials (e. g. reinforcing steel, prestressing steel or structural steel) in suitable areas of the component. Due to the advancing digitalisation in the construction industry, for example in the context of Building Information Modeling, computer-aided 3D modelling methods are increasingly being used in the planning of structures.…”

“…nach jeder geometrischen Anpassung des Bauteils manuell erfolgen [10]. Die Autoren arbeiten derzeit an einem Verfahren, welches die automatisierte Ableitung von Analysemodellen aus NURBS‐Volumenkörpermodellen (bewehrter) Betonbauteile ermöglichen soll [11, 12]. Am Beispiel eines Stahlbetonbalkens in Freiform sind die wesentlichen Schritte dieses Verfahrens in Bild 1 dargestellt.…”

“…Die Anwendung wurde an einem weiteren Beispiel aufgezeigt. Es ist zu erwarten, dass durch neue Fertigungstechniken, wie beispielsweise den Beton-3D-Druck, die Beschreibung von Freiformen zukünftig eine wichtige Rolle einnehmen wird[12]. Für das in Abschn.1 vorgestellte Verfahren zur statischen Berechnung und Bemessung derartiger Bauteile sind die nachfolgend aufgeführten weiteren Schritte notwendig.…”

Potenzial von 3D‐gedruckten Stahlfaserbetonbauteilen zum Schutz kritischer Infrastruktur – Beschuss‐ und Freifallversuche

“…Durch den Stahlbetonaufbau würde der Fallkörper die Probe nicht durchschlagen und die Versuchsapparatur beschädigen. Die Variante wird aus diesem Grund hier nicht weiter berücksichtigt [2]. Auch die Betonproben der Bauart C können dem Fallkörper aufgrund der kleinen Querschnittsdicke nicht standhalten.…”