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Entwicklung praxisorientierter Methoden für den 3D-Druck des Verbundwerkstoffs Stahlbeton

Ergebnisse

Projektbeschreibung

Projektbeteiligte

Eckdaten

Projektetage der Bauforschung

Entwicklung praxisorientierter Methoden für den 3D-Druck des Verbundwerkstoffs Stahlbeton


Projektnummer
10.08.18.7-21.23
Projektbeginn
01.2022
Projektende
01.2024
Projektstatus
laufend

Ergebnisse

3D-Druckprozess für Stahlbeton mit Betonextrusion und Bolzenschweißen der Bewehrung, Quelle: Classen, M.; Ungermann, J.; Sharma, R.: Additive Manufacturing of Reinforced Concrete—Development of a 3D Printing Technology for Cementitious Composites with Metallic Reinforcement. In: Applied Sciences, 2020, H. 10(11), 3791.

Bereits heute ist absehbar, dass die additive Fertigung von Beton mit extrusionsbasierten Druckmethoden bahnbrechendes Potenzial besitzt und unsere Art zu bauen grundlegend verändern wird. Allerdings reichen die bisher verfolgten additiven Fertigungskonzepte für unbewehrte Betonbauteile in vielen Fällen nicht aus, um die in realen Bauwerken auftretenden Beanspruchungen zuverlässig abzutragen. Zukünftig werden neuartige Fertigungsverfahren zur Integration von Stahlbewehrung in den Betondruckprozess benötigt. Die grundlegende Erforschung von Prinzipien zur Realisierung neuer 3D-Druckverfahren für Stahlbeton ist Gegenstand des vorliegenden Projektantrags. Die Analyse des Standes der Forschung zeigt, dass die Integration der Bewehrung in 3D-gedruckte Betonelemente eine kritische Herausforderung darstellt, für die es bisher noch keine zufriedenstellenden Lösungen gibt. Im beantragten Projekt werden daher neuartige, an praktischen Anforderungen orientierte additive Fertigungsmethoden für Stahlbeton völlig neu konzipiert und grundlegend erforscht. Beispielhaft für die Realisierbarkeit solcher Methoden sei das an der RWTH Aachen entwickelte AMoRC-Verfahren [31][32] genannt, bei dem konfektionierte Betonstabstähle abschnittsweise mit einem Schweißverfahren zu einem dreidimensionalen Bewehrungsnetz gefügt und simultan mit einem Beton-Extrusionsprozess umdruckt werden. Neben der Entwicklung neuartiger 3D-Druckprozesse für Stahlbeton werden die mechanischen Eigenschaften des gedruckten Betons (z.B. Grenzschichten der Betonschichten), des Bewehrungsstahls sowie des gedruckten Verbundwerkstoffs charakterisiert. Die beteiligten Institute verfügen über Vorarbeiten zum Beton-3D-Druck (IMB) sowie zum Stahl-3D-Druck und Bewehrungsstahlschweißen (ISF). Die Kombination beider Prozesse ist hochkomplex, bisher nicht erforscht und macht das Projekt so risikoreich, dass derzeit keine anderen Förderformate zur Umsetzung der Projektidee in Frage kommen.

Projektbeteiligte
Antragsteller/in :

RWTH Aachen University
Templergraben 55
52062 Aachen

Federführende/r Forscher/in (alternativ Sprecher/in) :

RWTH Aachen University, Lehrstuhl und Institut für Massivbau (IMB)
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Josef Hegger
jhegger(at)imb.rwth-aachen.de
52074 Aachen

Fachbetreuer/in im BBSR :

Dr. Arnd Rose, WB 3

Eckdaten
Schlagworte zum Projekt : Beton 3D-Druck, Additive Fertigungsverfahren, Stahlbeton, Bewehrungsstahlschweißen, digitale Fabrikation mit Beton, Bewehrungsintegration, Beton-Extrusion, additive Fertigung
Einordnung in Zukunft Bau : Forschungsbericht, Forschungsförderung, KI/ Robotik/ 3D-Druck, Betonbau
Forschungskategorie nach EU : Grundlagenforschung
Art des Unternehmens : Einrichtung für Forschung und Wissensverbreitung
Bundesförderung in EUR : 358.302,00
Projektetage der Bauforschung
Projektvorstellung 1 23.03.2022 Mehr