DRESDEN, 11.04.2016: Ingenieure der Technischen Universität Dresden gewinnen auf der Weltleitmesse für Baumaschinen den bauma Innovationspreis in zwei von fünf Kategorien: Forschung und Design. Die Wissenschaftler arbeiten daran, dass Betonhäuser in Zukunft direkt auf der Baustelle 3D-gedruckt und Baumaschinen mit der modular designten Maschinenführer-Kabine „Genius Cab“ sicherer und effizienter werden.

Beton-3D-Druck

Den bauma Innovationspreis in der Kategorie Forschung gewannen die Forscher der Fakultäten der Maschinenwesen (Professur für Baumaschinen) und Bauingenieurwesen (Institut für Baustoffe, Institut für Baubetriebswesen) der TU Dresden. Sie haben die Technologie „CONPrint3D“ entwickelt, die den 3D-Druck direkt auf die Baustelle bringen soll. Den Preis hat am 10. April der wissenschaftliche Projektkoordinator Dipl.-Ing. Mathias Näther von der Professur für Baumaschinen in München entgegen genommen.

Kern des additiven Fertigungsverfahrens ist der schichtenweise Austrag eines schnell erhärtenden Spezialbetons aus einem Druckkopf. Der Druckkopf wird geometrisch präzise mit Hilfe eines Großraumroboters – zum Beispiel einer Autobetonpumpe – geführt. Die Steuerung des gesamten Prozesses erfolgt über Datentypen, die vor allem Geometrie- und Stoffdaten enthalten und aus speziell aufbereiteten Bauwerksmodellen generiert werden.

Wenn in Zukunft ganze Bauwerke durch Beton-3D-Druck errichtet werden, können mit dieser Technologie durch Materialeinsparungen und Produktivitätssteigerungen die Baukosten signifikant gesenkt werden. Außerdem eröffnen sich den Architekten durch das additive Fertigungsverfahren völlig neue Möglichkeiten der Gebäudegestaltung, sodass mit Hilfe dieser Technologie nicht nur die Bauprozesse, sondern auch die Bauformen revolutioniert werden könnten.

Prof. Günter Kunze, emeritierter Inhaber der Professur für Baumaschinen und Projektleiter: „Beton ist der wichtigste Baustoff unserer Zeit. Die architektonische Vielfalt von Betonbauwerken zwingt auch heute noch zu handwerklich aufwendigen Produktionsverfahren. Mit dem Forschungsvorhaben ‚Beton-3D-Druck‘ haben wir die Grundlage für eine industrielle Revolution auf der Baustelle geschaffen.“

Seit Ende letzten Jahres testen die Ingenieure der TU Dresden die geeignete Betonrezeptur und die Fertigungstechnik für den Beton-3D-Druck am eigenen Versuchsstand. Das Ziel für das Folgeprojekt ist es, Versuche im Maßstab 1:1 durchzuführen. Das laufende Projekt wird seit 2014 von der Forschungsinitiative Zukunft Bau des Bundesinstitutes für Bau- Stadt- und Raumforschung (BBSR) gefördert, mit einem Gesamtbudget von mehr als 600.000 Euro.

Hintergrund:
Weltweit wird mehr als die Hälfte des Betonvolumens als Ortbeton direkt auf der Baustelle verarbeitet. Doch die übliche Ortbetonbauweise ist gekennzeichnet durch hohen Personaleinsatz und erfordert einen immensen Aufwand an Gerüst- und Schalungsarbeiten. Das kostet wertvolle Rohstoffe und führt zu erheblichen Lohnkosten. Diese Nachteile haben die Ingenieure der TU Dresden zur Entwicklung eines neuen Bauverfahrens angeregt: Beton-3D-Druck. Additive Fertigungsverfahren wie der 3D-Druck haben in den letzten Jahren in nahezu allen Bereichen der Industrie Einzug gehalten und begeistern mit beinahe unbegrenzten Anwendungsmöglichkeiten und einer beeindruckenden Materialvielfalt.
Aktuell sind weltweit Bestrebungen zu beobachten, dieses moderne Produktionsverfahren in die Baubranche zu übertragen. Bisher werden 3D-gedruckte Bauteile in Hallen vorgefertigt um sie später auf der Baustelle zu Bauwerken zusammenzusetzen. Die gedruckten Fertigteile bestehen zumeist aus feinkörnigem Mörtel. Demgegenüber ist die TU Dresden die einzige Einrichtung, die ein 3D-Druckverfahren direkt für den mobilen Baustelleneinsatz auf wissenschaftlicher Basis entwickelt. Als Baustoff soll ein Beton zum Einsatz kommen, der die betontechnologischen Anforderungen der geltenden Normen erfüllt.

Maschinenführer-Kabine “Genius Cab”
Den bauma Innovationspreis in der Kategorie Design gewann die Juniorprofessur für Technisches Design der TU Dresden. Die Ingenieure haben als führender Forschungspartner des "Concept Cab Clusters“ die Baumaschinen-Kabine „Genius Cab“ mit entwickelt und gestaltet.
Radlader, Bagger und andere komplexe Bau- und Agrarfahrzeuge werden durch den technischen Fortschritt immer komplizierter. Mit der „Genius Cab“ ist es gelungen, Baumaschinen für die Nutzer wieder intuitiv und bequem bedienbar zu machen. Maschinenführer können dadurch effektiver und unfallärmer arbeiten. Möglich macht das ein Zusammenspiel aus ergonomischer Formgebung und modernen Technologien:

Leuchtdioden im Kabinen-Inneren erzeugen verschiedene Farbstimmungen. Gekoppelt mit einem Kollisionsradar kann dies dem Maschinenführer wichtige Signale intuitiv vermitteln: Grünes Licht etwa zeigt einen problemlosen Betrieb an, rotes Licht dagegen eine mögliche Gefahrenquelle. Statt einem Informationschaos aus vielen Anzeigen und Knöpfen ist in der „Genius Cab“ alles in der rechten Bediener-Armlehne gebündelt. Über einen Touchscreen lässt sich von der Klima- bis zur Maschinensteuerung alles einfach bedienen.

Mit einem Design, das sich kompromisslos am Nutzen des Bedieners ausrichtet, stellt die „Genius Cab“ den Menschen in den Mittelpunkt. Sie umschließt den Maschinen-Führer mit einem großzügig dimensionierten Innenraum und sorgt durch ein neuartiges, doppeltes Kabinen-Profil für erhöhte Arbeitssicherheit bei gleichzeitig bester Sicht. Das tragende Gerüst im Inneren besteht aus Aluminium- statt Stahl-Profilen. Das macht die Kabine erheblich leichter als frühere Modelle und ermöglicht, in den Profilen auch gleich noch Kabel, Verbindungsteile und Außenleuchten zu versenken und zu kühlen. Das spart Bauraum und Geld; Fehlerquellen werden reduziert und zudem wird für ein eleganteres Design gesorgt. Je nach Fahrzeuggewicht und Schutzanforderung wird die innere Kabine von einem modularen Schutz-Profil aus Stahl verstärkt.

Jens Krzywinski: „Die Genius Cab zeigt in besonderer Weise, wie Design als Innovationstreiber fungieren kann, wenn es im Entwicklungsprozess früh eingebunden wird. Dann lassen sich disziplinübergreifend Integrationspotentiale erschließen, die im Alltag der Fachabteilungen allzu oft zerredet werden. Im ‚Concept Cab Cluster‘ hatten alle Partner stets das gleiche Ziel. Wir wollten eine Kabine entwickeln, die konsequent auf den Bediener ausgerichtet, einfach zu bedienen und dennoch ein echtes High-Tech-Produkt ist. Durch das gemeinsame Neudenken aller wichtigen Systembestandteile konnten wir einen Technologievorsprung und gleichzeitig Kostenvorteile umsetzen.“

Die Technischen Designer der TU Dresden sind der führende Forschungspartner des „Concept Cab Cluster“, ein Konsortium aus 13 unabhängigen Zulieferern. Die Wissenschaftler um Jens Krzywinski initiierten das Projekt, übernahmen anfangs die Koordination der Cluster-Partner und entwickelten aus den einzelnen Technologien der Partner das Gesamtkonzept einschließlich der Gestaltung von Innenraum und Interface. Die Baumaschinen-Kabine „Genius Cab“ wird offiziell auf der bauma vorgestellt und steht auf dem gesamten Messegelände an 10 Partnerständen zum Erproben bereit. Stand der TU Dresden: Halle B0.140e.

Hintergrund Messe & Preis
Der bauma Innovationspreis wird alle drei Jahre vergeben – in diesem Jahr zum 11. Mal. Aus 118 eingegangenen Wettbewerbsanträgen nominierte die Fachjury 15 Innovationen. In fünf Kategorien traten jeweils drei Nominierte gegeneinander an. In der Kategorie Design gibt es in diesem Jahr zwei Preisträger. Die TU Dresden ist die einzige Einrichtung, die mit zwei Preisträgern vertreten ist. Die Preisverleihung fand am Vorabend der Messe statt. Die Jury bewertet die Zukunftsfähigkeit und Praxisrelevanz der Innovationen. Auswahlkriterien sind Wirtschaftlichkeit, Leistungssteigerung, Energie- und Ressourceneffizienz sowie ihr Beitrag zum Umweltschutz, zur Humanisierung des Arbeitsplatzes und zur Imageaufwertung der Branche.

Die bauma ist die Weltleitmesse für Baumaschinen und mit 6005 m² Ausstellungsfläche die größte Messe der Welt (entspricht ca. 85 Fußballfeldern). Sie findet alle drei Jahre, aktuell vom 11. – 17. April 2016 auf dem Messegelände in München statt.

Ansprechpartner TU Dresden
Kim-Astrid Magister
Pressesprecherin
Technische Universität Dresden
01062 Dresden
Tel.: +49 (0) 351 / 463–32398
Fax: +49 (0) 351 / 463–37165

https://www.tu-dresden.de

Ansprechpartner Beton-3D-Druck
Dipl.-Ing. Mathias Näther
wissenschaftlicher Projektkoordinator
Professur für Baumaschinen
Institut für Fluidtechnik / Fakultät Maschinenwesen
Technische Universität Dresden
01062 Dresden
Tel.: +49 (0) 351 / 463-34567
Mobil: +49 (0) 162 6311202
Fax: +49 (0) 351 / 463-37731

https://www.tu-dresden.de/bft
Wissensportal https://www.baumaschine.de
YouTube-Video zum Beton-3D-Druck https://www.youtube.com/user/bftTUD

Ansprechpartner Design
Jun.-Prof. Dr.-Ing. Jens Krzywinski
Juniorprofessor für Technisches Design
Institut für Maschinenelemente und Maschinenkonstruktion / Fakultät Maschinenwesen
Technische Universität Dresden
01062 Dresden
Tel.: +49 (0) 351/463-35750
Mobil: +49 176 70716485
Fax: +49 (0) 351/463-39779

https://www.tu-dresden.de/design
https://www.technischesdesign.mw.tu-dresden.de/blog/