In additiven Fertigungsverfahren („3D-Drucken“) werden Werkstücke durch das sukzessive Aneinanderfügen kleiner Volumina von Material auf der Basis eines digitalen Modells automatisch und ohne werkstückspezifische Werkzeuge aufgebaut. Charakteristisch für diese Verfahren ist eine weitgehende Unabhängigkeit der Herstellungskosten von der Stückzahl und von der geometrischen Komplexität des Werkstücks. Je nach Verfahrensvariante können die verschiedensten Materialien verarbeitet werden, von Kunststoffen über Metalle bis hin zu mineralischen Stoffen wie Gips und Keramik. Die additiven Verfahren haben sich über ihren ursprünglichen Anwendungsbereich des Modell- und Prototypenbaus hinaus in vielen Bereichen der Produktion neben konventionellen Herstellungsverfahren durchsetzen können. Beispiele hierfür sind die Medizin- und Dentaltechnik, die Luft- und Raumfahrt oder der Gussformenbau. Auch für Anwendungen im Bauwesen versprechen die additiven Fertigungsverfahren ein großes Potenzial. In der hier vorliegenden Dissertationsschrift werden Forschungsarbeiten vorgestellt, die die Entwicklung eines Verfahrens zum Gegenstand hatten, mit dem großformatige Bauteile durch die Extrusion von Holzleichtbeton additiv hergestellt werden können. Ein Extruder wird hierbei von einem Industrieroboter derart geführt, dass durch das Ablegen von Frischbetonraupen das Bauteil entsprechend der angestrebten Bauteilgeometrie schalungsfrei aufgebaut wird. Der Ersatz der üblichen mineralischen Gesteinskörnung im Beton durch den nachwachsenden Rohstoff Holz führt zu einem vergleichsweise leichten und gut zu bearbeitenden Werkstoff. Dies bringt Vorteile für den Prozess wie auch für das fertige Produkt. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit des Holzleichtbetons und der geometrischen Freiheiten des Verfahrens sind mit dieser Material-Verfahrens-Kombination vor allem auch strukturell und bauphysikalisch optimierte, selbsttragende Hüllelemente für ein einfaches, monolithisches Bauen herstellbar. Die Forschungsarbeiten umfassten die Entwicklung einer Rezeptur für einen extrusionsfähigen und dennoch schnell härtenden Holzleichtbeton, den Entwurf, Bau und Test eines auf das Material abgestimmten und für das Verfahren optimierten Extruders und die Zusammenstellung und Anpassung von digitalen Werkzeugen für die Modellierung und die Steuerung des Manipulators. Zu ausgewählten material- und verfahrenstechnischen Fragestellungen wurden Versuche durchgeführt und großformatige Testobjekte gebaut. Zum Abschluss der Ausführungen werden eine Materialvariante und eine Verfahrensvariante der Extrusion von Holzleichtbeton vergleichend gegenübergestellt.     «

In additiven Fertigungsverfahren („3D-Drucken“) werden Werkstücke durch das sukzessive Aneinanderfügen kleiner Volumina von Material auf der Basis eines digitalen Modells automatisch und ohne werkstückspezifische Werkzeuge aufgebaut. Charakteristisch für diese Verfahren ist eine weitgehende Unabhängigkeit der Herstellungskosten von der Stückzahl und von der geometrischen Komplexität des Werkstücks. Je nach Verfahrensvariante können die verschiedensten Materialien verarbeitet werden, von Kun...     »

In additive manufacturing (“3D printing”) workpieces are automatically constructed on the basis of a digital model through successively joining small amounts of material without the use of workpiece-specific tools. Characteristic for this manufacturing method is that production costs are largely independent of the amount of created objects and their geometric complexity. Additive manufacturing encompasses multiple variants which can utilize many different materials such as plastics, metals but also mineral based materials like gypsum or ceramics. Today, these manufacturing methods which were initially used to create models and prototypes have grown to compete with traditional forms of production. Examples for this can be found in the fields of medical and dental technology, aerospace engineering or foundry molding. Also for applications in the field of construction, additive manufacturing shows great potential. In the thesis presented here, research work is described that aims at the development of a method for the additive manufacturing of large scale building elements via extrusion of a wood chip concrete. An extruder is being moved by an industrial-sized robot in a way that by depositing strands of fresh concrete the object is constructed layer by layer without the use of formwork. Instead of the usual sand and stone aggregates of concrete the use of the renewable resource wood leads to a light and easily workable material. This offers advantages for the process as well as the final product. Due to the low thermal conductivity of wood chip concrete and the geometric freedom of the manufacturing method, a promising area of application of this material-methodcombination lies in the construction of structurally and building-physically optimized selfsupporting façade elements for a simple, monolithic building. The research work included the development of a recipe for an extrudable yet fast setting wood chip concrete, the design, construction and testing of a specialized extruder as well as the gathering and adapting of digital tools for modelling and machine control. Tests on selected topics concerning process and material were carried out and large scale test objects were built. The thesis finishes with a comparison of a material variant and a process variant with the extrusion of wood chip concrete.     «

In additive manufacturing (“3D printing”) workpieces are automatically constructed on the basis of a digital model through successively joining small amounts of material without the use of workpiece-specific tools. Characteristic for this manufacturing method is that production costs are largely independent of the amount of created objects and their geometric complexity. Additive manufacturing encompasses multiple variants which can utilize many different materials such as plastics, metals...     »