Home Forschung & Bildung Modulares, digitales Konstruktionssystem für den 3D-Druck von Leichtbeton-Raumstrukturen

Modulares, digitales Konstruktionssystem für den 3D-Druck von Leichtbeton-Raumstrukturen

Raumstruktursysteme sind wie Gitter effiziente tragende Strukturen, die sich leicht geometrisch anpassen lassen und sich gut für säulenfreie, langspannende Konstruktionen wie Hangars und Terminals sowie für die Erstellung von Freiformgeometrien eignen. Da diese Strukturen sowohl Druck- als auch Zugkräfte aufnehmen müssen, bestehen sie häufig aus isotropen Materialien wie Aluminium und Stahl. Stahlbeton ist eine weitere Option, aber trotz der jüngsten Fortschritte ist dies aufgrund der hohen Kosten und des „schweren“ Aussehens der Betonkonstruktionen seltener.

Die Forscher Norman Hack, Hendrik Lindemann und Harald Kloft von der Technischen Universität Braunschweig veröffentlichten einen Artikel mit dem Titel “Adaptive Modular Spatial Structures for Shotcrete 3D Printing” über ihre Arbeiten zur Entwicklung eines “modularen, digitalen Konstruktionssystems” zur Herstellung leichter Raumstrukturen aus verstärkter Beton.

“In diesem Beitrag wird ein modulares, digitales Konstruktionssystem für leichte Raumstrukturen aus Stahlbeton vorgestellt. Für das Design und die Herstellung wird ein digitaler Workflow vorgestellt, der die Rationalisierung einer Freiformgeometrie in adaptive räumliche Module umfasst, die vollständig aus planaren Komponenten bestehen. Für eine schnelle und präzise Herstellung werden diese Komponenten mit einer neuartigen 3D-Betondrucktechnologie namens „Shotcrete 3D Printing“ (Spritzbetondruck) in 3D gedruckt. Die laufende Forschung wird anhand eines ersten realen Prototyps eines exemplarischen räumlichen Moduls demonstriert.” steht in der Zusammenfassung der Arbeit

Diese Methode, die Zeit, Gewicht und Material sparte, inspirierte die Forscher bei ihren Bemühungen, ein räumliches Struktursystem mit identischen Komponenten zu schaffen.

Ihr Konstruktionssystemkonzept basiert auf einem digitalen Workflow, der mit der Rationalisierung einer Freiformgeometrie in räumliche Module planarer Komponenten beginnt. Anschließend werden diese Module digital entfaltet, sodass Fertigungspfade generiert werden können. Anschließend werden die Komponenten als planare Elemente in 3D gedruckt.

Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass weitere Untersuchungen erforderlich sind, z. B. die Weiterentwicklung des Computerworkflows und der Modulfertigung. In einem nächsten Schritt sollen „größere räumliche Strukturen“ aus mehreren Modulen realisiert und ein Strukturtest durchgeführt werden.

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