Fließfertigung von variablen gekrümmten Modulen für dünnwandige Schalenkonstruktionen aus Beton

Dünne Betonschalen ermöglichen eine erhebliche Materialeinsparung. Die herkömmlichen Herstellungsmethoden von Betonschalen, die auf der Betonage in einer Schalung basieren, sind jedoch aus heutiger Sicht unwirtschaftlich. Der modulare Ansatz kann den Schalenbau deutlich kosteneffizienter machen, insbesondere, wenn Module mit einem hohen Automatisierungsgrad gefertigt werden. Das laufende Projekt „Schalungsfreie Fließfertigung adaptiver Tragstrukturen aus variablen Rahmenelementen – ACDC and beyond“ zielt darauf ab, einen Ansatz für die vollautomatische Herstellung von Betonschalenmodulen mit variabler Geometrie zu entwickeln. Besonderes Augenmerk gilt dabei der Bewehrung der Module, die mittels automatisierter Verlegung von Carbongarnen erfolgt. Die Konturen der Module werden mit hochduktilem Beton (engl.: Strain‐Hardening Cementitious Composite, SHCC) 3D‐gedruckt. Dieser Aufsatz stellt die im Rahmen des Projekts erzielten Ergebnisse vor und gibt einen Überblick über die laufenden Arbeiten, zu denen die Herstellung nicht planarer Module, die Einführung von Nachbearbeitungstechniken und die Verbesserung der Nachhaltigkeit der Technologie gehören.

Thin concrete shells allow to achieve considerable material savings. However, the traditional manufacturing methods, which are based on concrete casting into formwork, are uneconomical from today‘s perspective. The modular approach can make shell construction more cost‐effective, especially when producing shell modules with a high degree of automation. The ongoing “Adaptive Concrete Diamond Construction (ACDC) and beyond” project aims to develop an approach for fully automated fabrication of concrete shell modules of variable geometries. The project pays special attention to the reinforcement of the modules, which is accomplished by means of automatically laid carbon yarns. The contours of the modules are 3D‐printed using Strain‐Hardening Cementitious Composite (SHCC). This article presents the results already achieved in the project and also provides an overview of the ongoing work, which includes the production of non‐planar modules, the implementation of post‐processing techniques, and improving the sustainability of the new technology.