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2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

5. Verfahrensspezifische Randbedingungen und geeignete Lösungsstrategien für den vollwandigen Beton-3D-Druck

verfasst von : Martin Krause

Erschienen in: Baubetriebliche Optimierung des vollwandigen Beton-3D-Drucks

Verlag: Springer Fachmedien Wiesbaden

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Zusammenfassung

Für 1) wurden bereits mögliche Modifizierungen der aktuell bestehenden digitalen Prozesskette aufgezeigt. Um 2) zu realisieren, werden im Rahmen dieser Arbeit optimierte 3D-Druckstrategien entwickelt.

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Fußnoten
1
DIN 18202:2019–07.
 
2
Weiterführend Nerella et al. 2019.
 
3
Weiterführend Bundesverband der Kalksandsteinindustrie 2014.
 
4
Der Begriff „alternierend“ soll den schichtweisen Wechsel bei der Druckabfolge, z. B. „ungerade“ Schicht – „gerade“ Schicht, verdeutlichen.
 
5
Bundesverband der Kalksandsteinindustrie 2014, S. 52.
 
6
Bundesverband der Kalksandsteinindustrie 2014, S. 64.
 
7
Bild für a): TUD-BM.
 
8
Kohl 2017.
 
9
Zur Gewährleistung der Absturzsicherung sind in Deutschland Mindestmaße für Brüstungshöhen einzuhalten. Diese werden in jedem Bundesland mit der jeweils gültigen Landesbauordnung geregelt. In Sachsen ist die Sächsische Bauordnung (SächsBO) mit § 38 Abs. 3 und Abs. 4 maßgebend. Typische Brüstungshöhen sind 90 cm und 1,10 m.
 
10
Die Begriffe „Flugstrecke“ oder „Flugweg“ definieren im Rahmen dieser Arbeit einen Fahrtweg des Druckkopfes, bei dem keine Betonextrusion stattfindet.
 
11
Hinweis: Die nachträgliche Montage des Fensters muss luftdicht erfolgen. Dies wird in der Regel durch Systemlösungen, z. B. vorkomprimierte Dichtungsbänder, spritzbare Dichtstoffe mit Hinterfüllmaterial oder Ähnliches erreicht. Es kann daher erforderlich sein, die Laibungsfläche vor der Fenstermontage mit einem Putzglattstrich zu versehen, um eine ausreichende Ebenheit der Fläche zu erreichen. Durch die Schichtenstruktur und den ggf. minimalen Schichtenversatz kann es ohne diese Vorbereitungen passieren, dass die Konstruktion nicht luftdicht ausführbar ist. Bei Windangriff können bereits kleinste Löcher in der Abdichtung dazu führen, dass Zugluft entsteht und die Dauerhaftigkeit der Konstruktion beeinträchtigt ist.
 
12
In der gängigen Baupraxis werden dazu sogenannte EURO-Stützen verwendet.
 
13
Sollte die Höhe der letzten Schicht unterhalb der druckbaren Mindesthöhe liegen, so werden die letzten beiden Schichten vermittelt. Die Abbildung rechts in Tabelle 5.6 d) zeigt genau diesen Ausführungsfall.
 
14
Sollte es möglich sein, die Drucktechnologie während des Druckes vom Vollwanddruck auf den Strangdruck zu ändern, ist eine zusätzliche Variante basierend auf dem Strangdruck mit nachträglicher Verfüllung (vergleiche Abschnitt 3.​4.​2) denkbar. Dabei werden zunächst im Sinne einer Randschalung die zwei äußeren Betonschichten gedruckt. Anschließend wird ein Bewehrungskorb eingelegt. Danach erfolgt das Ausgießen des Sturzes mit fließfähigem Beton.
 
15
TUD-BM.
 
16
Nerella 2019 und Nerella et al. 2020.
 
17
Weiterführend wird hier u. a. auf Le et al. 2012a; Buswell et al. 2018; Schutter et al. 2018; Perrot et al. 2016; Marchment et al. 2017; Nerella et al. 2019 verwiesen.
 
18
In Absprache mit TUD-IfB.
 
19
Weiterführende Literatur: Schach und Otto 2017.
 
20
Schach et al. 2017, S. 361–363, Otto et al. 2020.
 
21
Vergleiche Hackbarth 2019.
 
22
Weiterführende Informationen unter Putzmeister 2019.
 
23
In Anlehnung an Schach und Otto 2017, S. 46 und S. 47
 
24
Weber 2018, S. 22
 
25
Beispielweise sind hier Pufferzonen in Überlappungsbereichen einzuplanen, in die zeitgleich nur eine Maschine eindringen darf. Dies kann Reduzierungen bei der Druckgeschwindigkeit oder Abweichungen von der optimierten Druckpfadplanung zur Folge haben. In (Zhang und Khoshnevis 2009) und (Zhang und Khoshnevis 2013) werden dazu vertiefende Untersuchungen durchgeführt.
 
26
Weiterführend Berner et al. 2014.
 
27
Gemäß DIN 1045–3 „Tragwerke aus Beton, Stahlbeton und Spannbeton – Teil 3: Bauausführung – Anwendungsregeln zu DIN EN 13670“ sind konventionelle Betonierarbeiten nur innerhalb des Temperaturbereichs von 5 °C bis 30 °C ohne zusätzliche Maßnahmen umsetzbar. Bei Lufttemperaturen zwischen 5 °C und –3 °C muss die Betontemperatur beim Einbringen stets > 5 °C (bei bestimmten Betonsorten sogar > 10 °C) betragen. Bei Lufttemperaturen unterhalb von –3 °C muss die Betontemperatur beim Einbringen generell > 10 °C betragen und sollte durch geeignete Maßnahmen mindestens 3 Tage auf > 10 °C gehalten werden. Der Beton darf i. d. R. erst dann druchfrieren, wenn seine Temperatur wenigstens 3 Tage 10 °C nicht unterschritten hat und bereits eine Druckfestigkeit von 5 N/mm2 vorliegt. Die Frischbetontemperatur darf im Allgemeinen + 30 °C nicht überschreiten. Ansonsten ist auch hier über geeignete Nachbehandlungsmaßnahmen sicherzustellen, dass keine negativen Folgen zu erwarten sind.
 
28
Seitens Betontechnologie ist das Thema „Schwinden“ schwer beherrschbar. Weiterführend dazu Nerella 2019.
 
29
Gemäß DIN 1045–3, Absatz NA. 4. Es ist sehr wahrscheinlich, dass beim Beton-3D-Druck eine generelle Nachbehandlung, unabhängig vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft stattfinden muss, da der Beton sofort und gänzlich den Umweltbedigungen ohne den temporären Schutz der Schalung ausgesetzt ist.
 
30
Vgl. Kunze et al. 2017, S. 95.
 
31
Thompson und Hwan-Sik 2014, S. 1555.
 
32
z. B.: Park 2003 und Kim 2010.
 
33
Fok et al., S. 2.
 
34
Punktewolke bedeutet in diesem Zusammenhang die Menge an Punkten bzw. Knoten in einem vorgegebenen Vektorraum. Beim vollwandigen Beton-3D-Druck werden die Punkte durch die Wandverbindungen vorgegeben (vergleiche Kapitel 6). Bei FDMTM-Verfahren sind deutlich mehr Punkte bei einem Bauteil vorhanden. Deshalb kommen andere Algorithmen zur Wegoptimierung in Betracht.
 
35
Lim et al. 2012, S. 265.
 
36
Zhang und Khoshnevis 2009, Zhang und Khoshnevis 2013.
 
37
Zhang und Khoshnevis 2013, S. 54–56.
 
38
Helsgaun 2000.
 
39
Zhang und Khoshnevis 2013, S. 65.
 
40
Khoshnevis et al. 2006, S. 317.
 
41
Helsgaun 2000, S. 7.
 
Metadaten
Titel
Verfahrensspezifische Randbedingungen und geeignete Lösungsstrategien für den vollwandigen Beton-3D-Druck
verfasst von
Martin Krause
Copyright-Jahr
2021
Buch
Baubetriebliche Optimierung des vollwandigen Beton-3D-Drucks

Print ISBN: 978-3-658-33416-1

Electronic ISBN: 978-3-658-33417-8

Copyright-Jahr: 2021

DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-658-33417-8_5