Innovative Non-Waste-Wax-Formwork for the Fabrication of High-Precision Machine Frames made of UHPC

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Harald Kloft
• Subject Area: Structural Engineering, Building Informatics and Construction Operation ; Construction Material Sciences, Chemistry, Building Physics ; Engineering Design, Machine Elements, Product Development
• Term: from 2017 to 2020
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 387520741

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Zusammen mit zwei Anwendungspartnern soll im Rahmen des vorliegenden Erkenntnistransfer-Projekts die „Non-Waste-Wachsschalungstechnologie“ für die industrielle Herstellung von hochpräzisen Maschinengestellen aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) weiterentwickelt und hinsichtlich ihrer Robustheit, Praktikabilität und Wirtschaftlichkeit im industriellen Einsatz optimiert werden. Ziel ist es, die Kosten für den Schalungsbau der Maschinengestellen - insbesondere für die Prototypenschalungen aber auch für Kleinserien - deutlich zu senken und so effizientere Schalungssysteme und Maschinenbauteile aus UHPC herstellen und auf dem Markt anbieten zu können. Dafür wurde ein technisches Wachs mit Hilfe von pulverförmigen Füllstoffen verbessert. Die so hergestellten Komposite verfügen über verbesserte bautechnische Eigenschaften. So konnte die Druckfestigkeit um bis zu 100 % gesteigert werden. Auch die chemisch bedingte Volumendehnung beim Übergang vom flüssigen in den festen Aggregatzustand konnte durch die Füllstoffe verringert werden. Die robusteren Wachs-Füllstoff-Komposite sind durch die Substitution von Wachs, durch günstigere Füllstoffe, auch kostengünstiger als das reine Wachs. Ebenfalls untersucht wurde das Problem der rissfreien Herstellung von großen, monolithischen Wachsblöcken, welche nötig ist, um im industriellen Prozess Anwendung zu finden. Dieses konnte durch das trennen des erstarrenden flüssigen Wachses von der Gussform gelöst werden. Abschließend ist festzustellen, dass die entwickelten Wachs-Füllstoff-Komposite sich, genau wie das reine ConFormWax, zur ökologischen Herstellung von freigeformten und hoch präzisen Betonschalungen eignen.

Publications

• “Digitally Fabricated Innovative Concrete Structures,” in ISARC 2018
  E. Herrmann, J. Mainka, H. Lindemann, F. Wirth, and H. Kloft
  
• “Industrializing the Non-Waste-Wax-Formwork technology,” in Proceedings of the 1st International Conference on Concrete and Digital Fabrication, Digital Concrete (ICCDF) 10-12 September, Ed., Zurich, 2018, pp. 153–154
  J. Mainka, F. Wirth, E. Herrmann, and H. Kloft