Slab Net Zero

Das Forschungsprojekt Slab Net Zero untersuchte das Potenzial des robotergestützten In-situ-3D-Drucks zur Herstellung gewölbter Kappen für Geschossdecken aus Beton. Ziel war es, aufzuzeigen, wie der 3D Druck solcher Kappendecken direkt auf der Baustelle zur Steigerung der Ressourceneffizienz, zur funktionalen Integration und zur Erweiterung der architektonischen Gestaltungsfreiheit im Bauwesen beitragen kann. Ein zentraler Schwerpunkt lag auf der Übertragung historischer Gewölbetechniken in digitale Bauprozesse. Die Geometrien wurden aus strukturellen Prinzipien formgefunden und spezifisch für den 3D-Druck optimiert, sodass sie mithilfe stationärer oder mobiler Robotersysteme präzise umgesetzt werden können. Hierdurch können dünnwandige Kappengeometrien direkt auf der Baustelle schichtweise gedruckt und vollständig schalungsfrei realisiert werden. Im Bereich der Prozess- und Systemtechnik wurde für das mobile Robotersystem ein robotischer 2K-Extrusions- Endeffektor mit zentraler Steuerung und automatisierter Materialzufuhr aus einem in die mobile Basisplattform integrierten Materialcontainer entwickelt und unter realen Baustellenbedingungen erprobt. Parallel dazu wurde eine verfahrensspezifische Betonmischung entwickelt, die in ihrer Zusammensetzung gezielt auf die prozessualen Anforderungen des mobilen In-situ-3D-Drucks ausgelegt war. Sie ermöglichte eine stabile und zuverlässige Verarbeitung über die gesamte Druckzeit eines Kappensegments hinweg, wobei das Aushärtungsverhalten durch Verzögerer- Beschleuniger-Kombinationen durch das 2K-System präzise eingestellt werden konnte. Ein weiterer Fokus lag auf der Integration bauphysikalischer Funktionen in die gedruckten Schalenstrukturen. Untersucht wurden deren thermische Speichermasse, thermische Aktivierung und akustisches Verhalten. Simulationen und experimentelle Untersuchungen bestätigten die Wirksamkeit hinsichtlich Heiz- und Kühlleistung sowie der raumakustischen Eigenschaften. Die im Projekt realisierten Demonstratoren im 1:1 Maßstab belegten die technische Machbarkeit und eröffneten neue architektonische Perspektiven. Insgesamt zeigte sich, dass die additive Fertigung im Bauwesen nicht nur ökologisch und gestalterisch, sondern auch großes Potenzial in Hinblick Produktivität besitzt. Die entwickelten Ansätze lassen sich zudem auf weitere Anwendungsfelder übertragen, unter anderem auf die Bestandssanierung von Kappendecken, den Einsatz alternativer Bindemittel, oder in-situ Bauprozesse mit mobilen Robotersystemen im Allgemeinen.     «

Das Forschungsprojekt Slab Net Zero untersuchte das Potenzial des robotergestützten In-situ-3D-Drucks zur Herstellung gewölbter Kappen für Geschossdecken aus Beton. Ziel war es, aufzuzeigen, wie der 3D Druck solcher Kappendecken direkt auf der Baustelle zur Steigerung der Ressourceneffizienz, zur funktionalen Integration und zur Erweiterung der architektonischen Gestaltungsfreiheit im Bauwesen beitragen kann. Ein zentraler Schwerpunkt lag auf der Übertragung historischer Gewölbetechniken in...     »