Gradientenbetontechnologie - >Von der Mischungsentwicklung über den Bauteilentwurf bis zur automatisierten Herstellung

Gemäß dem Prinzip form follows force fokussiert das DFG-Schwerpunktprogramm (SPP) 1542 - Leicht Bauen mit Beton - auf die Bereitstellung beanspruchungsgerechter und ressourcenschonender Konstruktionselemente. Angesichts der in ihrer äußeren Form definierten Bauteile wie Decken, Wände und Stützen muss dieses Konzept neben der Anpassung der äußeren Form an die Beanspruchungssituation systematisch um die zielgerichtete Gestaltung der inneren Struktur der Bauteile erweitert werden. Die Technologie des Gradientenbetons bietet hierbei die Möglichkeit, den inneren Aufbau von Betonbauteilen auf die vorliegenden statischen Beanspruchungen und/oder das bauphysikalische Belastungsprofil auszurichten. Die hohen Anforderungen der Gradientenbetontechnologie machen dabei einen ganzheitlichen Ansatz von der Mischungsentwicklung über den Bauteilentwurf bis zur automatisierten Herstellung der Bauteile erforderlich. Durch die Kombination der unterschiedlichen Kompetenzbereiche der Institute für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren (ILEK), Werkstoffe im Bauwesen (IWB) und Systemdynamik (ISYS) der Universität Stuttgart konnte eine vollständige Prozesskette zur Herstellung von funktional gradierten Betonbauteilen realisiert werden. Dadurch können gewichtsreduzierte, energieminimierte und vollständig rezyklierbare Betonbauteile entworfen und hergestellt werden.

The technology of graded concrete - From the development of concrete mixtures and the conceptual design to the automatized manufacturing
In accordance with the principle form follows force, the DFG Priority Programme (SPP) 1542 - Leicht Bauen mit Beton - focuses on energy efficient building elements which are designed specifically for desired operational demands. This concept is a specific adaption of the component's inner structure and works in parallel to the optimization of its outer shape which is often limited due to the outer geometry of slabs, walls and supporting pillars. The technology of graded concrete provides an innovative possibility to adapt the inner structure of a concrete component in order to meet defined static and structural-physical requirements. The challenging demands imposed by the technology of graded concrete require a holistic approach including the development of the concrete mixtures, the design of the building components and finally the automatized manufacturing. In collaboration between the departments ILEK, IWB and ISYS of the University of Stuttgart a complete process chain for the manufacturing of functionally graded concrete components was realized. This approach for concrete results in fully recyclable building elements with significant savings in mass and energy.