COEBRO - Robotergestützte additive Fertigung von Betonelementen

In dem grundlagennahen Forschungsprojekt COEBRO // Additive Fabrication of CONCRETE ELEMENTS BY ROBOTS soll durch ein interdisziplinäres Team aus Architekten, Bauingenieuren, Maschinenbauern und Materialtechnologen die Frage nach dem effektiven und ressourcenschonenden Umgang mit dem Werkstoff Beton unter Einsatz von 3D-Drucktechnik wissenschaftlich aufbereitet werden. Die Industriepartner, die entlang der Prozesskette vom Entwurf bis zur Fertigung von Betonbauteilen mittels 3D-Drucktechniken ihr Knowhow einbringen, erhalten so Grundlagenwissen für zukünftige industrienahe Entwicklungen. Beton ist der meist eingesetzte Baustoff weltweit. Der Aufwand für Formen und Schalungen zur effizienten Abbildung von Bauteilen steht diametral zur Wertigkeit des Materials selbst. Beton 3-D Druck könnte den Aufwand für den Schalungsbau signifikant reduzieren. Vor dem Hintergrund und im Rahmen des Fields of Expertise Sustainable Systems der TU Graz und den Forschungsfeldern Konstruktionen aus UHPC und Structural Robotics arbeitet ein fachübergreifendes Forscherteam am ressourcenschonenden Umgang mit Rohstoffen bei Prozessen zur Errichtung von Bauwerken. Das technische Projektziel ist das Untersuchen und Abbilden einer vollständigen Produktionskette zur ressourcensparenden Herstellung von Betonbauteilen mittels einer additiven Fertigungstechnik, dem 3D-Druckverfahren. Davon abhängig sollen gleichzeitig neben der technologischen Entwicklung einzelner die Rahmenanforderungen für Prototypen bzw. zukünftige Applikationen über die Analyse der gesamten Kette festgelegt werden. Als Prototypen sollen Strukturelemente in einem für das Bauwesen relevanten Maßstab gedruckt werden. Damit bedingt die gewählte Anwendung die notwendige Technologie und umgekehrt. Die größtmögliche Flexibilität bei definierter Qualität ist das Ziel. Als Orientierung für die Definition der angestrebten Qualitätsmerkmale der Printobjekte werden dabei branchenübliche Kriterien wie etwa die Oberflächenqualität, die Bauteilpräzision und die Tragfähigkeit von Betonbauteilen herangezogen. Im Kern liegt der technische Fokus von COEBRO auf der Entwicklung einer Anlage inklusive der Förder- und Düsentechnologie, die ein Bauelement mit definierten Querschnittseigenschaften produzieren kann. Bei erfolgreichem Projektabschluss wird erwartet, dass der gesamte Produktionsprozess, der von der digitalen Aufbereitung der Geometrie über die Ansteuerung einer modifizierten Industrieroboteranlage bis hin zur Bereitstellung der Printmaterialien bis zur Bewertung von gedruckten Elementen reicht, abgebildet werden kann. Es wird angenommen, dass aus diesen Prototypen innerhalb eines Zeitraumes von drei bis fünf Jahren konkrete Applikationen für die Bauindustrie abgeleitet werden können.