Automatisierte Bauteilzerlegung für Betonfertigteile aus additiv hergestellten Schalungen

Eine präzise, adaptive und individuelle Fertigung ermöglicht einen hohen Grad an Bauteildifferenzierung, die somit hocheffiziente und lastadaptierte Strukturen für den Betonfertigteilbau zugänglich macht. Während Fortschritte von Fertigungsseite durch zahlreiche Projekte in Forschung und Industrie demonstriert werden, so sind zugehörige Planungswerkzeuge weniger entwickelt. Um das volle Potenzial digitaler Fertigungsprozesse nutzen zu können, sind daher computerbasierte Methoden erforderlich, welche die flexible Anpassung von Bauteilgeometrien erlauben und eine fertigungsgerechte Planung ermöglichen. Die Modularisierung von Betonstrukturen muss den Anforderungen sowohl von Seiten der Tragfähigkeit wie auch der Fertigung gerecht werden. Planungswerkzeuge müssen diese Komplexität abbilden können. Simulationsbasierte Methoden, welche modularisierte Baustrukturen als komplexes System bauteilspezifischer Wechselwirkungen abbilden, bieten die Möglichkeit, bereits früh die Konsequenzen von Entwurfs- und Planungsentscheidungen abschätzen zu können. Dieser Beitrag zeigt einen agentenbasierten Planungsansatz auf, welcher insbesondere die additive Fertigung von Schalungen als Ergänzung bestehender Produktionskonzepte berücksichtigt. Die geometrischen Grundlagen für die simulationsbasierte Zerlegung von Bauteilen werden dargestellt und in einen durchgehenden Planungsprozess integriert.

Automated modularization for precast elements from additively manufactured formwork
Current developments in research and practice show the expansion of existing production concepts in precast concrete construction through digitally controlled and largely automated manufacturing processes. Precise, adaptive, and individual production enables a high degree of differentiation for building components, making highly efficient and load-adapted structures accessible for precast concrete construction. While progress in fabrication is demonstrated by numerous projects in research and industry, related planning tools are less developed. To exploit the full potential of digital fabrication processes, computational planning methods are required that allow the flexible adaptation of component geometries and enable production-oriented planning. The modularization of concrete structures has to meet multi-criteria requirements both from the point of load-bearing capacity and the fabrication of each individual module. This paper presents an agent-based planning approach, which addresses, in particular, the additive manufacturing of formwork as a complement to existing production concepts. The geometrical basics for the simulation-based decomposition building elements are presented and integrated into a continuous planning process.