Entwicklung eines adaptierbaren Fertigungsverfahrens für modulare leichte Betonbauteile mittels voll-rezyklierbaren Schalungssystemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Sobek; Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb ; Architektur, Bau- und Konstruktionsgeschichte, Bauforschung, Ressourcenökonomie im Bauwesen ; Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423987937

Aufgrund des Bevölkerungswachstums bei gleichzeitig zunehmender Verknappung der natürlichen Ressourcen steht die Bauindustrie vor der Aufgabe, mit weniger Material mehr zu bauen. Das DFG-Schwerpunktprogramm 2187 setzt somit an einem Punkt großer gesellschaftlicher Relevanz an: Durch eine Beschleunigung der Produktionsprozesse kann mehr in weniger Zeit gebaut werden. Die geforderte hohe Präzision erlaubt zusätzlich den Entwurf und die Umsetzung von Bauteilen, die ihre Aufgaben mit einem Minimum an eingesetztem Material erfüllen. Das erklärte Ziel im geplanten SPP 2187 „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden“ ist das interaktive, industrialisierte Bauen auf der Basis von Modulstrukturen. Die Modulstrukturen sollen dabei Eigenschaften für das Gesamtsystem wie Adaptierbarkeit, Wandelbarkeit, sensorische Intelligenz durch die Fertigung innerhalb eines neuen Fließfertigungsverfahrens gewährleisten. In der industriellen Fertigungstechnik wird die Additive Fertigung als Schlüsseltechnologie zum Erreichen dieser Ziele angesehen. Will man sich also mit der industriellen Fertigungstechnik messen, dann ist angezeigt, solche Verfahren für das Bauwesen bereitzustellen, selbst wenn derzeit auch dort die Fließfertigung noch nicht Gegenstand der Praxis ist. Man hat mittlerweile erkannt, dass die Herstellung individueller, skalierbarer Produkte auf der Basis von Modulen mit ebenso individuellen Eigenschaften mit Additiven Fertigungsverfahren gelingen kann. Relevant für die Fertigung von Modulen mit diesem Fertigungsansatz sind die Festlegung von Modulgrenzen und die sich daraus ergebenden Schnittstellen. Diese bestimmen die Qualität der Module wesentlich (erzielbare Montagegenauigkeit, Integrierbarkeit von Verstärkungsmaterialien, Qualität der Bauteilinformation, freie Formbarkeit etc.).Die beteiligten Forschungsinstitute sehen sich mit den vorliegenden neuen Forschungsansätzen der Fertigungstechnik für modulare Strukturen als Bindeglied zwischen Betonbau und der Neugestaltung eines Informationsflusses innerhalb der Fließfertigung. Grundlage bildet das neuentwickelte Hydroplotting-Verfahren das es ermöglicht, räumliche, voll-rezyklierbarer Schalungen herzustellen, indem selektiv Wasser in ein Gemisch aus Sand und organischen Bindemittel entlang einer vorgegebenen Bahn eingespritzt wird. Durch weitere, sich daran anschließende Prozess werden stabile Schalungen hergestellt, die durch Zugabe von Wasser wieder aufgelöst werden können. Durch eine Kopplung dieses Verfahrens zur Herstellung von Schalungen mit einem additiven Prozess derart, dass die beiden Prozessmethoden als Schichtenverfahren zusammengeführt werden, wird es möglich, individuelle, strukturadaptierbare und faserverstärkte, hochfeste, modulare Bauteile herzustellen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2187: Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden - Präzisionsschnellbau der Zukunft
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Walter Haase; Dr.-Ing. Armin Lechler