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Wie können Stahlträger, die besonderen Belastungen ausgesetzt sind, individuell verstärkt werden? Dazu hat Linus Schmitz in einer Studienarbeit am Institut für Tragwerksentwurf (ITE) der TU Braunschweig geforscht: Mit einem 3D-Druckverfahren hat er Metall gezielt an den Stellen von Stahlprofilen aufgetragen, wo die Beanspruchungen am größten sind. Das ermöglicht schlankere Profile, spart somit Ressourcen und reduziert auch die CO2-Emissionen im Stahlbau. Für seine Forschungsarbeit wurde der Bauingenieurwesen-Absolvent jetzt mit dem Förderpreis des Deutschen Stahlbaues ausgezeichnet.
Das WAAM-Verfahren erlaubt es, durch punkt- oder linienförmiges Aufbringen von Metall, komplexe, frei geformte Elemente schrittweise zu fertigen. Im Gegensatz zu standardisierten Serienbauteilen ermöglicht diese Technik eine präzise Anpassung der Bauteile an lokale Belastungen. Schmitz konnte am ITE fünf Demonstratoren mit einem robotergesteuerten WAAM-System herstellen und dabei die Effizienz und Genauigkeit des Verfahrens demonstrieren.
Diese Forschungsarbeit, die Teil des Sonderforschungsbereichs TRR 277 „Additive Manufacturing in Construction“ (AMC) von TU Braunschweig und TU München ist, zeigt das Potenzial der Kombination aus serieller Fertigung und lokaler Verstärkung mittels WAAM. Die Arbeit ebnet den Weg für die nachträgliche Ertüchtigung und Verstärkung bestehender Stahlbauten und leistet damit einen wichtigen Beitrag zum zirkulären Bauen. In der zweiten Förderperiode des TRR 277 AMC soll gezielt mit mobilen Robotern an dieser Thematik geforscht werden.
Die Jury des Förderpreises des Deutschen Stahlbaues lobt die Möglichkeit, genormte Profilreihen individuell zu verstärken, was neue Möglichkeiten für die Detailausbildung bietet. Diese Strategie der Nachhaltigkeit, bei der Ökologie, Ökonomie, Engineering und Gestaltung in Einklang gebracht werden, wird als höchst willkommen angesehen.
„Dass ich mit meiner Arbeit hier einen ernsthaften Forschungsbeitrag leisten konnte, freut mich natürlich sehr“, so der Bauingenieur. „Ich möchte die Schnittstelle zwischen Bauingenieurwesen und Architektur untersuchen und die Lücke zwischen Design, Material und Fertigungsprozessen schließen.”
Schmitz’ Engagement für umweltfreundlicheres Bauen und seine Forschungsergebnisse wurden bereits auf der Eurosteel 2023 in Amsterdam präsentiert. Nach der erfolgreichen Arbeit an diesem Projekt plant Schmitz, seine Forschung an der Schnittstelle zwischen Bauingenieurwesen und Architektur weiterzuverfolgen, mit einem Fokus auf erdbasierten Baustoffen in einem Projekt an der ETH Zürich.
