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2025 | OriginalPaper | Chapter

Tool Development for Precast Concrete Elements in Robot-Assisted Flow Production

Authors : Marco Lindner, Ralf Gliniorz, Henrik Funke, Mike Maennel, Daniel Garbe, Sandra Gelbrich, Maik Berger

Published in: Environmental Challenges in Civil Engineering III

Publisher: Springer Nature Switzerland

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Abstract

Future-oriented flow production depends on consistent digitally controlled tool systems in the digital replica network. Concrete spray extrusion, for example, can be used to create facade modules consisting of a thin layer of shotcrete and rib-shaped supporting structures with high strength and excellent surface qualities. The newly developed combined nozzle offers the ability to both spray and extrude, adapting to mortar and concrete. Furthermore, flow production includes the automated integration of anchors for attaching facade modules to buildings, for which special anchor and tool systems have been developed. The measured values from the tests demonstrate the feasibility and increase in productivity. The creation of a digital replica (Industry 4.0) was based on the generated data and parameters. The resultant increase in productivity has positive economic effects. The use of lightweight structures enables the series implementation of modular constructions.

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Literature
2.
go back to reference Ilki, A., Cavunt, D., Cavunt, Y.: Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient Proceedings of the fib Symposium 2023—Volume 2; Lecture Notes in Civil Engineering, Springer Nature Switzerland, ISBN 978-3-031-32511-3 (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-32511-3 Ilki, A., Cavunt, D., Cavunt, Y.: Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient Proceedings of the fib Symposium 2023—Volume 2; Lecture Notes in Civil Engineering, Springer Nature Switzerland, ISBN 978-3-031-32511-3 (2023). https://​doi.​org/​10.​1007/​978-3-031-32511-3
3.
go back to reference Lindner, M., Rudolph, E., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen. In: ICCX Western Europe; Poster (2021) Lindner, M., Rudolph, E., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen. In: ICCX Western Europe; Poster (2021)
4.
go back to reference Lindner, M., Mandel, K., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen (KoBeMo). In: BetonWerk International Nr. 1, ISSN 1437-9023, pp. 28–29 (2021) Lindner, M., Mandel, K., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen (KoBeMo). In: BetonWerk International Nr. 1, ISSN 1437-9023, pp. 28–29 (2021)
5.
go back to reference Vanselow, K., Lindner, M., Gliniorz, R., Gelbrich, S.: Innovative technology of additive manufacturing of textile concrete for lightweight structures.In: Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2021 (2021) Vanselow, K., Lindner, M., Gliniorz, R., Gelbrich, S.: Innovative technology of additive manufacturing of textile concrete for lightweight structures.In: Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2021 (2021)
8.
go back to reference Gelbrich, S., Lindner, M., Gliniorz, R., Vanselow, K., Wagler, R.: Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faser- und/oder textilbewehrten mineralischen Bauteils. DE102019133755A1 (2020) Gelbrich, S., Lindner, M., Gliniorz, R., Vanselow, K., Wagler, R.: Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faser- und/oder textilbewehrten mineralischen Bauteils. DE102019133755A1 (2020)
9.
go back to reference Lindner, M., Rudolph, E., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.: Combined additive manufacturing technology for continuous production of precision concrete elements for modular construction; Proceedings of the 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering; ISBN 978-2-940643-17-2; Seiten 787–794 (2022) Lindner, M., Rudolph, E., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.: Combined additive manufacturing technology for continuous production of precision concrete elements for modular construction; Proceedings of the 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering; ISBN 978-2-940643-17-2; Seiten 787–794 (2022)
10.
go back to reference Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.: Tool development for robot assisted flow production processes for the fabrication of thin walled fibre reinforced concrete elements; Proceedings of the 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering; ISBN 978-2-940643-17-2; Seiten 771–778. (2022) DIN EN 1992-4 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken –Teil 4: Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton. (2019) Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.: Tool development for robot assisted flow production processes for the fabrication of thin walled fibre reinforced concrete elements; Proceedings of the 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering; ISBN 978-2-940643-17-2; Seiten 771–778. (2022) DIN EN 1992-4 Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken –Teil 4: Bemessung der Verankerung von Befestigungen in Beton. (2019)
11.
go back to reference Lindner, M., Scharf-Wildenhain, R., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kalibrierverfahren für konstante Materialstränge bei robotergestützer Betonextrusion. In: Beton- und Stahlbetonbau 116, Sonderheft Schneller bauen, pp. 42–47 (2021). https://doi.org/10.1002/best.202100051 Lindner, M., Scharf-Wildenhain, R., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S., Kroll, L.: Kalibrierverfahren für konstante Materialstränge bei robotergestützer Betonextrusion. In: Beton- und Stahlbetonbau 116, Sonderheft Schneller bauen, pp. 42–47 (2021). https://​doi.​org/​10.​1002/​best.​202100051
12.
go back to reference Gelbrich S., Abstoß, M., Rudolph, E., Funke, F.: Complex concrete elements for the production of recyclable formwork by extrusion and milling, pp. 729–734, The Authors. Published by Ernst & Sohn GmbH (2023). https://doi.org/10.1002/cepa.2815 Gelbrich S., Abstoß, M., Rudolph, E., Funke, F.: Complex concrete elements for the production of recyclable formwork by extrusion and milling, pp. 729–734, The Authors. Published by Ernst & Sohn GmbH (2023). https://​doi.​org/​10.​1002/​cepa.​2815
13.
go back to reference Abstoß, M.; Gelbrich S.: Millable recycable concrete for additive manufacturing of forms for free-form precast Proceedings 67th BetonTage—BTF International, 20.-22. June 2022, Ulm, p. 44, Gütersloh: Bauverlag BV GmbH, 2023, vol. 89, no.6 (2022) Abstoß, M.; Gelbrich S.: Millable recycable concrete for additive manufacturing of forms for free-form precast Proceedings 67th BetonTage—BTF International, 20.-22. June 2022, Ulm, p. 44, Gütersloh: Bauverlag BV GmbH, 2023, vol. 89, no.6 (2022)
14.
go back to reference Abstoß, M.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.: Near-net-shape extrusion and milling of complex concrete elements for the production of moduls 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering, September 5–7, ISBN 978-2-940643-17-2, Rome (Italy), pp. 755–761 (2022) Abstoß, M.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.: Near-net-shape extrusion and milling of complex concrete elements for the production of moduls 14th fib PhD Symposium in Civil Engineering, September 5–7, ISBN 978-2-940643-17-2, Rome (Italy), pp. 755–761 (2022)
15.
go back to reference DIN 18202 Toleranzen im Hochbau—Teil 1: Vorgefertigte Teile aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton (1997) DIN 18202 Toleranzen im Hochbau—Teil 1: Vorgefertigte Teile aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton (1997)
16.
go back to reference DIN EN 12390-2 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfungen (2009) DIN EN 12390-2 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 2: Herstellung und Lagerung von Probekörpern für Festigkeitsprüfungen (2009)
17.
go back to reference DIN EN 12390-3 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern (2009) DIN EN 12390-3 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 3: Druckfestigkeit von Probekörpern (2009)
18.
go back to reference DIN EN 12390–5 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern (2009) DIN EN 12390–5 (2009–07) Prüfung von Festbeton—Teil 5: Biegezugfestigkeit von Probekörpern (2009)
19.
go back to reference DIN EN 13892-8 Methods of test for screed materials—Part 8: Determination of bond strength; German version EN 13892-8:2002 (2003) DIN EN 13892-8 Methods of test for screed materials—Part 8: Determination of bond strength; German version EN 13892-8:2002 (2003)
20.
go back to reference DIN EN 1992-4 (2019-04) Eurocode 2 - Design of concrete structures—Part 4: Design of fastenings for use in concrete; German version EN 1992-4 (2018) DIN EN 1992-4 (2019-04) Eurocode 2 - Design of concrete structures—Part 4: Design of fastenings for use in concrete; German version EN 1992-4 (2018)
21.
go back to reference DIN 18555-6 (1987-11) Prüfung von Mörteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmörtel; Bestimmung der Haftzugfestigkeit (1987) DIN 18555-6 (1987-11) Prüfung von Mörteln mit mineralischen Bindemitteln; Festmörtel; Bestimmung der Haftzugfestigkeit (1987)
22.
go back to reference DIN EN-206-1 (2001-07) Beton—Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität DIN EN-206-1 (2001-07) Beton—Teil 1: Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität
23.
go back to reference DIN 1045-2 (2008-08) Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton—Teil 2: Beton—Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität—Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 (2008) DIN 1045-2 (2008-08) Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton—Teil 2: Beton—Festlegung, Eigenschaften, Herstellung und Konformität—Anwendungsregeln zu DIN EN 206-1 (2008)
Metadata
Title
Tool Development for Precast Concrete Elements in Robot-Assisted Flow Production
Authors
Marco Lindner
Ralf Gliniorz
Henrik Funke
Mike Maennel
Daniel Garbe
Sandra Gelbrich
Maik Berger
Copyright Year
2025
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-031-73776-3_8