3D-Druck Roboter stellt Schwibbogen aus faserbewehrtem Beton her

Der Schwibbogen, ein traditionelles dekoratives Element aus dem Erzgebirge, wurde in einem additiven Fertigungsverfahren von zwei Robotern angefertigt. Ermöglicht hat das unter anderem eine faserbewehrte Betonrezeptur.

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Tecnische Universität Chemnitz

Das Team des Forschungsbereichs „Leichtbau im Bauwesen“ am Institut für Strukturleichtbau der Technischen Universität Chemnitz hat nach eigenen Angaben den weltweit ersten Schwibbogen mittels 3D-Betondrucktechnologie angefertigt. Wie die Universität mitteilt, handelt es sich dabei um einen 120 Zentimeter breiten, 60 Zentimeter hohen und 14 Kilogramm schweren Schwibbogen. Er wurde in einem additiven Fertigungsverfahren mit Hilfe von zwei Robotern und auf Basis einer speziellen Rezeptur hergestellt. Der Schwibbogen oder Lichterbogen ist ein dekoratives Element der Weihnachtszeit und hat seinen Ursprung im Erzgebirge.

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Sandra Gelbrich, Professorin und Leiterin des Bereichs „Leichtbau im Bauwesen“, befasst sich mit ihrem Team seit fünf Jahren mit der Entwicklung additiver Fertigungstechnologien. Unterstützt wurde sie dabei laut der Universität von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, der Sächsischen Aufbaubank und der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen. „Basis für den 3D-Betondruck ist ein Komplex aus zwei Robotern. Der erste Roboter generiert den Materialaustrag über die Betonextrusion, wobei wir hier durch die Nutzung verschiedener Düsen sehr flexibel sind. Die Betonfördereinheit besteht aus einer speziellen Mischpumpe und einer Förderschnecke mit Behälter", sagt Gelbrich. „Der zweite Roboter kann durch den Einbau verschiedener Werkzeuge beispielsweise zum Fräsen, zum Verlegen von Fasersträngen oder für die Positionierung von Ankern genutzt werden.“

Wichtige Entwicklung für die Baubranche

Laut der Universität benötigen die Roboter eine spezielle Software, mit der verschiedene Designvarianten fertigungsgerecht gestaltet werden können. „Mit dieser Software erfolgt die Erstellung und das parametrische Aufbereiten der Geometrien, die Zerlegung dieser Geometrien in Einzelschichten und die Bahnplanung für die Roboter. Darauf aufbauend werden die finalen Roboterbefehle abgeleitet“, sagt Enrico Rudolph, Leiter der Arbeitsgruppe „Additive Leichtbautechnologien“ am Forschungsbereich „Leichtbau im Bauwesen“.

Die faserbewehrte Betonrezeptur wurde gemeinsam mit dem Steinbeis-Innovationszentrums Fiber Crete in Chemnitz entwickelt. „Dabei kommt es auf die richtige Mischung an, die während der Förderung pumpfähig sein, aber nach dem Austrag schnell ansteifen muss, um den Aufbau mehrerer Schichten zu gewährleisten“, sagt Henrik Funke, Forschungs- und Entwicklungsleiter von Fiber Crete. Weitere Produktentwicklungen im Bereich 3D-Betondruck seien bereits in Vorbereitung. Ziel sei es, automatisierte additive Technologien in der Baubranche zu etablieren.

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