Fließfertigungsmethoden für dünnwandige Betonbauteile mit biaxial umgeformter, lastangepasster Carbonbewehrung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Claßen
• Fachliche Zuordnung: Konstruktiver Ingenieurbau, Bauinformatik und Baubetrieb
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573347003

Das beantragte Transferprojekt knüpft direkt an das DFG-Vorhaben im SPP 2187 „Fließfertigungsmethoden für adaptive, materialeffiziente Moduldecken“ an. Ziel ist die Überführung einer neu entwickelten Fließfertigungsmethodik für carbonbewehrte Betonbauteile in die industrielle Anwendung. Die im Vorgängerprojekt entwickelten gerippten Moduldecken kombinieren hohe Tragfähigkeit mit signifikanter Material- und CO₂ Einsparung und demonstrieren das Potenzial eines durchgängig digitalisierten, automatisierten Herstellprozesses im Betonbau. Im Zentrum des beantragten Vorhabens steht die Weiterentwicklung, Integration und Übertragung neuartiger Methoden zur automatisierten Betonfließfertigung, Prozessführung und Bemessung carbonbewehrter Betonbauteile. Ausgangspunkt ist eine neuartige thermische Umformtechnik, mit der CFK-Gitterbewehrung aus Rollenware erstmals automatisiert in komplexe, lastpfadgerechte 3D-Geometrien überführt werden kann. Die erzeugten Bewehrungselemente bieten verbesserte mechanische Verankerung und lassen sich durch sensorgestützte Erfassung und robotische Positionierung exakt in verschiedene Betonfließfertigungsverfahren – etwa 3D-Druck, Gussverfahren oder deren Kombination – integrieren. So entsteht ein adaptiver, hochflexibler Fertigungsansatz, der industrielle Skalierbarkeit mit ressourceneffizientem Leichtbau verbindet. Für eine breit anwendbare Nutzung fehlen bislang jedoch abgesicherte ingenieurmäßige Modelle zur Beschreibung des strukturellen Verhaltens solcher Bauteile unter Biege-, Querkraft- und Durchstanzbeanspruchung. Diese Lücke adressiert das Projekt durch eine umfassende Methodenentwicklung entlang der gesamten Prozesskette: von der thermomechanischen CFK-Umformung, über sensorgestützte Prozessführung und Echtzeitregelung bis hin zu experimentellen Prüfungen und mechanisch fundierten Modellbildungen. Ziel ist eine übertragbare Methodik zur rechnerischen Erschließung der neuen Bauteilklasse. In vier eng verzahnten Arbeitspaketen werden (1) thermomechanische Umformprozesse für CFK-Gitterbewehrungen erforscht, (2) ein robotergestützter Fertigungsprototyp aufgebaut und in die Betonfließfertigung integriert, (3) digitale Prozessmodelle entwickelt und erprobt sowie (4) physikalisch fundierte Bemessungsansätze formuliert, die anhand experimenteller Daten aus einem systematischen Versuchsprogramm (Verankerungs-,Biege, Querkraft- und Durchstanzversuche) kalibriert und an großmaßstäblichen Demonstratoren validiert werden. Mit Solidian Kelteks steht ein Industriepartner mit umfassender Erfahrung in der Entwicklung und Zulassung von CFK-Gitterbewehrungen bereit, der zugleich tragwerksplanerisches Know-how und maschinenbauliche Entwicklungskompetenz einbringt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: solidian GmbH