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Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton 

Beton ist einer der wichtigsten Baustoffe unserer Zeit. So vielgestaltig die Betonbauwerke oder  bauteile sind, so verschieden sind deren Formen, stoffliche Zusammensetzungen und Maschinen zu deren Herstellung. Weltweit wird mehr als die Hälfte des Betonvolumens als Transportbeton verarbeitet (46 Mio. m³ in Deutschland) und der übliche Transportbeton-Baustellenprozess fordert einen sehr hohen Aufwand für Gerüst- und Schalungsarbeiten. Die Schalung – meist ein Wegwerfprodukt – führt zu einem immensen Verbrauch wertvoller Rohstoffe (z. B. Holz, Kunststoffe) und hohen Personalkosten. Dies sind Defizite, die zur Entwicklung eines generell neuen Bauverfahrens auf Grundlage einer kontinuierlichen, schalungsfreien Betontechnologie anregen.
Dieses Vorhaben ist als Untersuchung zur „Machbarkeit“ einer neuen Betontechnologie (Beton 3D Druck) geplant. Unter der Berücksichtigung von bisherigen internationalen Forschungsergebnissen soll analysiert werden, mit welchen Maßnahmen und unter welchen Bedingungen eine praxistaugliche Anwendung effizienter, schalungsfreier Formungssysteme für Beton in Deutschland umgesetzt werden kann, um in Zukunft zur Verbesserung der Arbeitsproduktivität und Ressourcenschonung beizutragen.

Der Kern des Verfahrens ist der schichtenweise Austrag eines schnellhärtenden bzw. schnell ansteifenden Spezialbetons aus einem Druckkopf. Der Druckkopf wird geometrisch präzise mit Hilfe eines Großraumroboters geführt. Die Steuerung des gesamten Prozesses erfolgt über Datentypen, die vor allem Geometrie- und Stoffdaten enthalten und aus 3D-Gebäudemodellen generiert werden.

Bezüglich der Umsetzung dieses Vorhabens sind drei Arbeitsschwerpunkte zu nennen:

  • Entwicklung eines schnellhärtenden Frischbetons, der zum schichtweisen Austragen mittels 3D-Druck geeignet ist und der bzgl. seiner Festigkeitseigenschaften im erhärteten Zustand mit konventionellen Baustoffen konkurrieren kann,
  • Untersuchungen zum Einsatz eines Druckkopfes zum gezielten Ausbringen des Frischbetons und Untersuchungen zur Nutzung vorhandener Maschinentechnik zur automatisierten Führung des Druckkopfes im Sinne der Großraumrobotik (z. B. durch Betonpumpen),
  • Untersuchung der rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zum Einsatz dieser neuartigen Technologie sowie die Erarbeitung der bautechnologischen Daten, betontechnologischen Bedingungen und der Daten zur Steuerung und Überwachung der Großraumrobotik.

Gemeinsam mit der Professur für Baumaschine arbeiten an der TU Dresden folgende  Forschungsinstitute an dem Projekt mit und bearbeiten die Arbeitspakete entsprechend ihrer fachlichen Spezialisierung:

•    Institut für Baustoffe
•    Institut für Baubetriebswesen

Das Projekt wird mit Mitteln der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau- Stadt- und Raumforschung gefördert (SWD-10.08.18.7-14.07).
Gefördert durch:

Folgende Industriepartner unterstützen das Projekt:

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Thomas Breitenbach
Letzte Änderung: 25.07.2016