Non-Waste-Wachsschalungen: Neuartige Präzisions-Schalungen aus 100 % recycelbaren Industrie-Wachsen zur Herstellung von geometrisch komplexen Beton-Bauteilen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Klaus Dröder; Professor Dr.-Ing. Harald Kloft
• Fachliche Zuordnung: Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257109752

Für den Hochleistungswerkstoff UHPC (Ultra Hochfester Beton) bietet sich zukünftig die Chance, durch seine Feinheit und hohe Festigkeit neue Anwendungsgebiete für effiziente filigrane Konstruktionen zu erschließen. Trotz der intensiven Forschungen wurde UHPC bislang kaum in der Baupraxis eingesetzt. Ein Grund dafür ist die noch fehlende Regelung durch Normen. Ein weiterer wesentlicher Grund ist nach Meinung der Antragsteller, dass die Bauwirtschaft auf den Einsatz von UHPC noch nicht vorbereitet ist. Denn die Herstellung von Decken, Stützen, Platten und Scheiben aus UHPC mit den marktgängigen geraden und ebenen Systemschalungen wird dem Werkstoff und der Wirtschaftlichkeit nicht gerecht. Frei geformte Bauteile sind zwar technisch möglich, erfordern aber aufwendige und teure Sonderlösungen. Hier setzt das beantragte Forschungsvorhaben an: Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer neuartigen allgemeingültigen Schalungstechnologie, um Beton-Bauteile - insbesondere aus UHPC, aber auch aus Normalbetonen bis hin zu Leichtbetonen - möglichst wirtschaftlich und in nahezu jeder geometrisch komplexen Form mit maximaler Präzision herzustellen. Zudem soll die neue Schalungstechnologie nachhaltig sein, weswegen die gänzliche Vermeidung von Abfallprodukten angestrebt wird. Als formgebender Werkstoff wird Industriewachs verwendet, welcher durch Schmelzen gänzlich in den Materialkreislauf zurückgeführt werden kann. Im laufenden SPP 1542 Vorhaben `Entwicklung neuartiger Verbindungen für geometrisch komplexe Flächen- und Stabwerkselemente aus UHPC´, das der erstgenannte Antragsteller in Kooperation mit Professor Budelmann vom iBMB der TU Braunschweig durchführt, wurde Wachs bereits ansatzweise eingesetzt, um Schalungen für passgenaue trockengestoßene Bauteilfügungen herzustellen. In kleinmaßstäblichen Vorversuchen wurden verschiedene synthetische Paraffin-, Polyethylen- und Fischer-Tropsch-Wachse für einen Einsatz als Schalungsmaterial getestet. Die Übertragbarkeit der Technologie auf komplexere und großformatigere Bauteile soll das beantragte Vorhaben klären. Um eine möglichst große Vielfalt von Formen und Anwendungsbereichen abzudecken, sollen in dem Vorhaben: `Non-Waste-Wachsschalungen´, zwei grundlegende Einsatzgebiete erforscht werden: Die Herstellung von `Außen-Wachsschalungen´, in welche der Beton eingefüllt wird und die Herstellung von `Hohlraum-Wachsschalungen´, welche den eingefüllten Beton verdrängen und nach Herausschmelzen des Wachses im Inneren der Betonbauteile Hohlräume erzeugen. Durch die Kooperation des Instituts für Tragwerksentwurf (ITE) und des Instituts für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik (IWF) werden die Erfahrungen im frei geformten Schalungs- und Betonbau mit denen der Fertigungs- und Automationstechniken des Maschinenbaus zusammengeführt. Das Vorhaben ist auf zwei Jahre ausgelegt und ermöglicht so die zeitnahe Bereitstellung der Ergebnisse für die Forschergruppen des SPP 1542.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1542: Leicht Bauen mit Beton - Grundlagen für das Bauen der Zukunft mit bionischen und mathematischen Entwurfsprinzipien
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Harald Budelmann; Professor Dr. Henning Menzel