Effiziente Herstellung leichtbaugerechter Betonfertigteile durch Verfahrenskombination aus additiver Betonextrusion und konventioneller Betonfertigung

Additive Fertigungsverfahren verfügen aufgrund der ausgeprägten Designfreiheit in Kombination mit höchster Präzision sowie des hohen Automatisierungsgrades über das Potenzial zur Schlüsseltechnologie im Bauwesen zu werden. Jedoch steht die verfahrensbedingte schichtweise Oberflächenstrukturierung der resultierenden Betonfertigteile, insbesondere bei der Herstellung mittels Betonextrusion, einer breiteren
Anwendung oftmals entgegen. Durch die Kombination der additiven Betonextrusion mit konventionellen Fertigungsverfahren, wie z. B. Gießen und Spritzen, können die jeweiligen Vorteile der Technologien gezielt zur effizienten Herstellung leichtbaugerechter Betonfertigteile mit hoher Oberflächengüte ausgenutzt werden.

Im Rahmen laufender grundlagenorientierter Forschungsprojekte werden an der TU Chemnitz zwei neue additive Verfahren, Spritz-Extrusion und Gieß-Extrusion, material- sowie technologieseitig untersucht und anhand ausgewählter Demonstrationsobjekte potenzielle Anwendungsbereiche aufgezeigt.

Die Spritz-Extrusion eignet sich im besonderen Maße für Wandelemente und Fassadenlösungen, wobei durch die Kombination aus dünner Spritzbetonschicht und extrudierter Verstärkungsstruktur mit integrierten Krafteinleitungselementen sehr effiziente Bauteile entstehen, die neben den benötigten Tragfähigkeiten qualitativ hochwertige Oberflächen aufweisen. Die entwickelte kombinierte Spritz-Extrusionsdüse bietet dabei die Möglichkeit, angepasste Mörtel und Betone sowohl zu spritzen als auch zu extrudieren.

Das Gieß-Extrusions-Verfahren weist enormes Potenzial im Bereich schalungsfreier Bauweisen auf, was z. B. für die Herstellung von Treppen genutzt werden kann. Dafür werden zunächst die Schalung als verlorene Form extrudiert und anschließend die benötigten Bewehrungs-
und Befestigungselemente integriert, bevor der abschließende Gießvorgang erfolgt. Um die entsprechenden Verbundeigenschaften sowie Oberflächenqualitäten zu gewährleisten, ist herstellungsseitig eine exakte sowie definierte Ausbildung der Schalungskanten und -flächen sicherzustellen.