{"id":166317,"date":"2019-02-25T22:50:08","date_gmt":"2019-02-25T21:50:08","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=166317"},"modified":"2019-02-25T22:50:08","modified_gmt":"2019-02-25T21:50:08","slug":"das-ressourcenschonende-potenzial-des-beton-3d-drucks-erschliessen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/das-ressourcenschonende-potenzial-des-beton-3d-drucks-erschliessen\/","title":{"rendered":"Das ressourcenschonende Potenzial des 3D-Beton-Drucks nutzen"},"content":{"rendered":"<p>Das Haus aus dem 3D-Beton-Drucker ist noch Utopie, k\u00f6nnte aber das Bauwesen enorm vereinfachen. An der TU Graz wurde eben ein Projekt abgeschlossen, in dem zuk\u00fcnftige Einsatzfelder der Technologie getestet wurden. Leitmotiv war der ressourcenschonende Einsatz von Rohstoffen.<\/p>\n<p>Viele Forschungsteams besch\u00e4ftigen sich mit dem 3D-Druck von Beton und alle stehen vor \u00e4hnlichen Problemen, erkl\u00e4rt <a href=\"http:\/\/www.ite.tugraz.at\/index.php?page=262\"><em>Stefan Peters<\/em><\/a>, der Leiter des <em>Instituts f\u00fcr Tragwerksentwurf<\/em> an der <em>TU Graz<\/em>. Im Wesentlichen gehe es um die Zusammensetzung des Betons und die Art der Maschinen, die f\u00fcr den 3D-Druck einsetzbar sind. Wenn diese Probleme gel\u00f6st seien, habe die Technologie das Potenzial, den Betonbau von Grund auf zu \u00e4ndern, so <em>der <\/em>Wissenschafter.<\/p>\n<h3>Effizienter Ressourceneinsatz<\/h3>\n<p>Er selbst forscht in einem interdisziplin\u00e4ren Team, welches das ressourcenschonende Potenzial des 3D-Beton-Drucks nutzen m\u00f6chte. Beton ist der meist eingesetzte Baustoff weltweit. Die Zement- und Stahlproduktion verbraucht gro\u00dfe Mengen an fossilen Rohstoffen wie Kohle und \u00d6l. \u201eAktuellen Berechnungen zufolge sind die fossilen Rohstoffe Kohle und \u00d6l nur noch gut hundert Jahre in der heutigen Form nutzbar. Hinzu kommt, dass die Herstellung der g\u00e4ngigen Baustoffe gro\u00dfe Mengen an CO2 freisetzen. Mit einem effizienteren Ressourceneinsatz k\u00f6nnte hier viel eingespart werden\u201c, erkl\u00e4rt <em>Peters.<\/em><\/p>\n<h3>Unflexible Schalenbauweise<\/h3>\n<p>Konventionell werden Betonfertigteile in Schalenbauweise gefertigt. Dabei handelt es sich um eine Art Gusstechnik: Fl\u00fcssiger Beton wird in eine zuvor gebaute Schalung gef\u00fcllt und verfestigt sich in gew\u00fcnschter Form. Das Verfahren ist einfach, schnell und zuverl\u00e4ssig. Die gefertigten Bauteile sind sehr robust. Problematisch am Verfahren ist ein Mangel an Flexibilit\u00e4t, der sich in einem hohen Ressourcenverbrauch und eingeschr\u00e4nkten Designm\u00f6glichkeiten \u00e4u\u00dfert:<\/p>\n<ul>\n<li>Um das Verfahren wirtschaftlich zu halten, werden aus einer Schalung immer gleiche Bauteile gefertigt &#8211; auch wenn es nicht notwendig ist, immer gleich viel Material zu verbauen.<\/li>\n<li>Die Herstellung von individuellen oder geometrisch anspruchsvollen Schalungen ist teuer und oft nicht rentabel. Deshalb werden diese oft schon im Planungsprozess ausgeschlossen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Als Beispiel f\u00fcr die Schalenbauweise nennt <em>Peters<\/em> ein klassisches Deckenelement, das europaweit f\u00fcr Millionen von Quadratmetern eingesetzt werde. Dieses hat ein Volumen von rund drei\u00dfig Zentimetern, eine Spannweite von rund acht Metern und wird von St\u00fctzelementen getragen.<\/p>\n<h3>Individuell planbarer 3D-Druck<\/h3>\n<p>Dieses Deckenelement war eines von zwei Fallbeispielen im Forschungsprojekt. Im 3D-Druck k\u00f6nnen individuell geplante Elemente auf Basis eines digitalen Modells umgesetzt werden. <em>Peters<\/em> und sein Team \u00fcberlegten, an welchen Stellen Beton einzusparen sei, ohne an Performance zu verlieren.<\/p>\n<p>Im zweiten Fallbeispiel sollte ein verschn\u00f6rkeltes Fassadenteil, das in einer Schalung nicht produzierbar w\u00e4re, dreidimensional gedruckt werden.<\/p>\n<p>Basis f\u00fcr das Forschungsprojekt war die rechnerische Untersuchung der beiden Elemente und die Pr\u00fcfung eines sparsamen Rohstoffeinsatzes.<\/p>\n<p>Anschlie\u00dfend mussten die Fahrwege des Druckroboters ganz genau berechnet werden. \u201eDas ist so, als w\u00fcrde ich ein Haus zeichnen, ohne dabei den Stift abzusetzen\u201c, erkl\u00e4rt <em>Peters<\/em>.<\/p>\n<p>In dem grundlagennahen Forschungsprojekt forscht ein interdisziplin\u00e4res Team aus Architekten, Bauingenieuren, Maschinenbauern und Materialtechnologen. Auch Industriepartner waren eingebunden, die in ihrer Gesamtheit den gesamten Produktionsweg eines Betonfertigteils abbilden.<\/p>\n<h3>Maschine und Betonmischung<\/h3>\n<p>Um die neue Bautechnik zu \u00fcberpr\u00fcfen, wurde ein Drucker gebaut. Der geeignete Druckkopf entstand in Kooperation mit einem Firmenpartner. Die Betonmischung wurde trocken in einem Big-Bag positioniert, mittels Schneckenpumpe aufbereitet und durch einen langen Schlauch zum Druckkopf transportiert. Der Druckkopf legt den Beton in Bahnen ab.<\/p>\n<p>Fordernd war die Optimierung der druckbaren Betonmischung und vor allem das Erreichen einer pumpbaren Konsistenz. \u201eDer Beton muss im Fluss durch die Druckd\u00fcse noch transportf\u00e4hig sein und darf auch bei kurzen Pausen nicht verkleben. Gleichzeitig darf er, an seinem Bestimmungsort angekommen, aber nicht mehr verrinnen und muss mit der zuvor aufgetragenen Schicht eine Bindung eingehen\u201c, erkl\u00e4rt <a href=\"http:\/\/www.ite.tugraz.at\/index.php?page=262\"><em>Andreas Trummer<\/em><\/a> vom <a href=\"http:\/\/www.ite.tugraz.at\/\"><em>Institut f\u00fcr Tragwerksentwurf<\/em> <\/a>der <em>TU Graz<\/em>. Mittlerweile habe man eine feine Mischung gefunden. Die gr\u00f6bsten Teile sind maximal drei Millimeter gro\u00df.<\/p>\n<p>Auch die Verbindung zwischen den einzelnen Betonbahnen war erst nach mehreren Versuchen zu erreichen.<\/p>\n<p>Mitte November waren alle Probleme gel\u00f6st und das Team war mit den Ergebnissen der ersten Druckversuche im <a href=\"https:\/\/www.tugraz.at\/studium\/studienangebot\/masterstudien\/bauingenieurwissenschaften-konstruktiver-ingenieurbau\/\"><em>Institut f\u00fcr Konstruktiven Ingenieurbau<\/em><\/a> zufrieden.<\/p>\n<h3>Kooperation mit Wirtschaftsunternehmen<\/h3>\n<p>Bis das Haus aus dem Betondrucker kommt, wird es noch einige Zeit dauern. \u201eWir als <a href=\"https:\/\/www.tugraz.at\/home\/\"><em>TU Graz<\/em><\/a> sind aber ganz vorne dabei, wenn es um die zuk\u00fcnftigen Einsatzfelder der neuen Technologie geht. Denn dar\u00fcber haben sich bisher nur sehr wenige Gedanken gemacht\u201c, sagt <em>Peters<\/em>. Nachfolgeprojekte sind bereits in Planung.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<figure id=\"attachment_166324\" aria-describedby=\"caption-attachment-166324\" style=\"width: 600px\" class=\"wp-caption aligncenter\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"wp-image-166324 size-medium\" src=\"https:\/\/archive.ioplus.nl\/wp-content\/uploads\/2019\/02\/45_Beton-3D-Druck-600x300.jpg\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"300\" \/><figcaption id=\"caption-attachment-166324\" class=\"wp-caption-text\">Eine sehr feine Betonmischung und ein eigens gebauten Roboter erm\u00f6glichen auch den 3D-Druck von Fassaden-Zierelementen. (c) Birgit Baust\u00e4dter &#8211; TU Graz<\/figcaption><\/figure>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Das Projekt lief unter dem Titel <a href=\"https:\/\/www.tugraz.at\/fakultaeten\/architektur\/forschung\/forschungsprojekte\/coebro\/\">COEBRO<\/a> (Additive Fabrication of Concrete Elements by Robots) und wurde von der <a href=\"https:\/\/www.ffg.at\/\"><em>\u00d6sterreichischen Forschungsf\u00f6rderungsgesellschaft<\/em> <\/a>(FFG) und Partnern aus Wissenschaft und Wirtschaft \u00fcber das <a href=\"https:\/\/www.ffg.at\/programm\/bridge\"><em>Bridge<\/em><em>-Programm<\/em> <\/a>finanziert. <em>Bridge<\/em> f\u00f6rdert die Zusammenarbeit von Forschungsst\u00e4tten und Industrie, um praxisnahe Grundlagenforschung zu erm\u00f6glichen und neue Forschungsfelder zu erschlie\u00dfen.<\/p>\n<p>Neben dem <em>Institut f\u00fcr Tragwerksentwurf<\/em>, dem <a href=\"http:\/\/www.ibb.tugraz.at\/\"><em>Institut f\u00fcr Betonbau<\/em> <\/a>und dem <em>Labor f\u00fcr konstruktiven Ingenieurbau<\/em> waren folgende Unternehmen beteiligt:<\/p>\n<ul>\n<li>der Energie- und Automatisierungstechnik-Konzern <a href=\"https:\/\/new.abb.com\/at\">ABB<\/a><\/li>\n<li>die Anlagenbaufirma <a href=\"https:\/\/www.hage.at\/de\/index.php#1\">Hage<\/a><\/li>\n<li>das Chemie-Unternehmen <a href=\"https:\/\/www.sika.com\/content\/corp\/main\/de\/group.html\">Sika<\/a><\/li>\n<li>der Schalungs- und Ger\u00fcstbauer <a href=\"https:\/\/www.peri.at\/\">Peri<\/a><\/li>\n<li>der Fertigteilspezialist <a href=\"http:\/\/www.kirchdorfer.at\/fertigteile\/kammel-ges-m-b-h-oesterreich\/\">Kirchdorfer<\/a><\/li>\n<\/ul>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Auch interessant:<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/europas-erste-industrielle-3d-betondruckerei-befindet-sich-in-eindhoven\/\">Europas erste industrielle 3D-Betondruckerei befindet sich in Eindhoven<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das Haus aus dem 3D-Beton-Drucker ist noch Utopie, k\u00f6nnte aber das Bauwesen enorm vereinfachen. 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