KADK/DTI-Forscher entwickeln SCRIM eine neue, leichte, Beton 3D-Druckmethode

Forscher der Königlich Dänischen Akademie der Schönen Künste (KADK) und des Dänischen Technologischen Instituts (DTI) haben einen neuen Ansatz für den 3D-Druck im Bauwesen entwickelt. Eingeführt als Sparse Concrete Reinforcement in Meshworks (SCRIM) Konzept, Forscher haben Roboter-basierte Beton 3D-Druck-und Textil-Bewehrungsmatten kombiniert, um leichte Strukturen zu erzeugen.

Diese Methode ermöglicht “die volle Ausnutzung der 6-Achsen-Roboter-Steuerung, indem unterstützende Netze verwendet werden, um 3D-Oberflächen zu definieren, auf denen Beton selektiv in verschiedenen Orientierungswinkeln abgelagert wird.”

Laut den Forschern ist Beton das am häufigsten verwendete Material in der Bauindustrie, mit seiner niedrigen Kosten und einfachen Bereitstellung, die einen erwarteten Anstieg in den kommenden Jahren schaffen. Bei einem solch hohen globalen Verbrauch hat Beton einen wesentlichen Beitrag zur CO2-Produktion geleistet. Um die negativen Auswirkungen dieses Materials zu reduzieren, suchten KADK-Forscher nach digitalen Fertigungsmethoden, die zu neuen Konstruktions- und Konstruktionspraktiken führen könnten.

Neue Technologien wie der 3D-Druck haben den schnellen Bau einer 500 Quadratfuß großen Betonbaracke für das US Marine Corps System Command (MCSC) ermöglicht.

Dennoch erkannte das Team, dass Techniken wie der 3D-Druck Einschränkungen unterliegen. Dies liegt an seinem Ansatz, Materialien vertikal zu stapeln, was “Bauorientierung und Einbau von Verstärkungen” einschränken soll. So wurde die SCRIM-Methode geschaffen.

“Herkömmliche Beton 3D-Druck Ansätze haben im Allgemeinen Herausforderungen mit der Einbeziehung von Verstärkung und anderen architektonischen Elementen”, sagte Wilson Ricardo Leal da Silva, ein Produktmanager am DTI. “Im Gegensatz zum Stacking-Ansatz verwendet das SCRIM-Konzept kohlenstofffaserverstärkte Polymergewebe, die direkt bedruckt werden.”

SCRIM Ergebnisse zu Experiment 2. a) erster Abscheidungsversuch; b) zweiter Ablagerungsversuch

 

Das SCRIM-Konzept verwendet kohlefaserverstärkte Polymergitter in 3D-Zielgeometrien. Beton wird dann selektiv in das Netz eingebracht, um eine spezifische Struktur zu erhalten, die sowohl ein Verstärkungselement als auch eine Auflagerschalung ermöglicht.

“Die SCRIM-Methode trägt zur Diversifizierung des bestehenden Spektrums digitaler Konstruktionsansätze in einem Bereich bei, der in der Forschungsgemeinschaft intensiv erforscht wird. Ein Hauptunterschied besteht darin, dass SCRIM die 3D-Steuerungs- und Bewegungsfähigkeiten der Sechs-Achsen-Robotik voll einsetzt”, sagte Phil Ayres, Lehrbeauftragter und Forscher am KADK.

“Aus gestalterischer Sicht eröffnet dies neue kreative Potenziale. Es ermöglicht das Drucken außerhalb des Standorts und die komponentenbasierte Montage. Da Beton zudem gezielt abgeschieden wird, hilft dies, den Betonverbrauch zu reduzieren und die Herstellung leichterer Bauteile zu ermöglichen. ”

Um ihre Methode weiterzuentwickeln, planen die Forscher, das Design der Betonmischung und die damit verbundenen Eigenschaften zu verfeinern. Darüber hinaus hoffen sie, ein maßgeschneidertes, kohlenstofffaserverstärktes Polymergitter für eine adaptive Robotersteuerung zu entwickeln. Die Forscher suchen auch Industriepartner, um das Konzept zur Herstellung von Bauteilen zu entwickeln.