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Vortrag

WEB Additiv gefertigte Leichtbaustrukturen mit Beton und Faserbewehrung

Donnerstag (14.05.2020)
10:05 - 10:20 Uhr Raum 1
Bestandteil von:


Die Anwendung von Leichtbaustrukturen im Bauwesen erfolgt aktuell vorrangig bei Einzelprojekten. Dabei steht zunehmend eine neue Formsprache im Vordergrund, die auf die Verwendung organischer freigeformter Gestaltungselemente abzielt. Aufgrund der Vielzahl an manuellen Fertigungsschritten sind die Herstellkosten für unikale Bauten oft sehr hoch, sodass zahlreiche Entwürfe nicht realisiert werden können. Daher steht die Entwicklung neuer Fertigungstechnologien für hochbelastbare, dauerhafte und freiformbare Fertigteile mit geringem Material- und Energieeinsatz im Fokus des Forschungsbereiches „Leichtbau im Bauwesen“ an der Technischen Universität Chemnitz.

Der Werkstoff Beton ist der weltweit am meisten eingesetzte Baustoff, denn er ist dauerhaft und verfügt – in Kombination mit Stahlbewehrungen über sehr gute mechanische Eigenschaften. Aufgrund der Korrosionsneigung von Stahl resultieren jedoch massive Betonbauweisen, da Bewehrungsstahl durch Umhüllung mit Beton vor Korrosion zu schützen ist. Hier bieten neue stahlfreie Bewehrungssysteme aus Faser-Kunststoff-Verbunden (FKV) im Hinblick auf leichtbaugerechte Ausführungen hohes Potenzial.

Eine zukunftsweisende Leichtbautechnologie ist die additive Fertigung mit mineralisch gebundenen Werkstoffen, welche für eine durchgehend digital gesteuerte Wertschöpfungskette steht. Im Fokus aktueller Forschungen stehen dabei additive Fertigungsverfahren, die eine Verarbeitung von Frischbeton/-mörtel im Extrusionsprozess beinhalten.

Mittels neu entwickelten Verfahrens werden erstmals hochfeste Verstärkungsfasern mit einem noch nicht polymerisierten Harzsystem definiert in einer extrudierten Betonmatrix integriert. Dieses automatisierte Fügeverfahren wird durch zwei im Team arbeitende Roboter, bestehend aus einem Betonextruder und einer Faserförder-Imprägnier-Einheit (FIE) umgesetzt. Die Technologie der FIE realisiert die Faserförderung und die gleichzeitige zugspannungsfreie Harztränkung. Dieses Verfahren wurde im Dezember 2019 zum Patent angemeldet. Die Polymerisation der Kunststoffmatrix findet zeitgleich mit der Verfestigung der Betonlayer statt. Dadurch wird neben dem formschlüssigen zusätzlich ein stoffschlüssiger Verbund von Beton und Bewehrungsfasern generiert und nachweislich der Faser-Beton-Verbund um das 4-fache gesteigert. Diese Erhöhung der Verbundspannung geht mit einer Verbesserung der Tragfähigkeit und somit vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten der Leichtbauprinzipen einher.

Sprecher/Referent:
Marco Lindner
Technische Universität Chemnitz

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