Stampflehmbeton: Kombinierte, additive Fertigung von Stampflehm und Stampfbeton

Entwicklung eines kombinierten additiven Fertigungsverfahrens zur schalungslosen robotischen Herstellung von Stampflehmbauteilen mit sortenrein integrierten Stampfbetonverstärkungen

Die ökologischen und bauphysikalischen Vorzüge des Lehms, wie seine unbegrenzte Recycelbarkeit und Verbesserung des Raumklimas sind gemeinhin bekannt. Trotzdem führen hohe Herstellungskosten und Querschnittsdicken von SL-Bauteilen dazu, dass der Werkstoff wenig Beachtung und Anwendung im aktuellen Baugeschehen findet. Mit der Entwicklung eines robotischen, schalungslosen Herstellungsverfahrens am ITE wird der Stampflehmbau digital steuerbar (Abb. 14-15), wodurch Herstellungskosten und die Streuung der Materialkennwerte reduziert werden. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll durch die sortenreine Integration von Stampfbetonverstärkungen die Festigkeit von Stampflehmbauteilen gezielt verbessert werden. Dafür sollen mittels Topologie-Optimierungs-Algorithmen Lastverläufe spezifisch analysiert und so die Einbaulagen für die SB-Verstärkungen im digitalen Herstellungsprozess definiert werden (Abb. 10). Ein weiterer Vorteil der sortenreinen Verarbeitung von SL und SB ist die problemlose Trenn- und somit Recycelbarkeit beider Materialien am Ende ihrer Nutzungsphase. Die beiden Werkstoffe ergänzen sich dabei gegenseitig: Während der Herstellung erhöht SL durch mechanische Verzahnung die Grünstandfestigkeit von SB; In der Nutzungsphase erhöht SB durch seine höhere Festigkeit punktuell die Leistungsfähigkeit von SL. Am Ende der Nutzungsphase der Bauteile können Diese sortenrein getrennt und recycelt werden. Im Zuge des Forschungsvorhabens sollen zwei aufeinander abgestimmte Werkstoffe aus SB und SL entwickelt werden, welche in einem robotischen Fertigungsprozess beschickt (händisch) und verdichtet werden. Anhand von Bauteilversuchen werden Materialkennwerte gemessen und mit den Werten reiner Stampflehmbauteile verglichen. Zuletzt soll ein 1:1 Bauteil zu demonstrationszwecken hergestellt werden.