Automatisierte Herstellung funktional gradierter Betonbauteile

Von:

Mark Wörner

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Die funktionale Gradierung von Beton im Inneren von Bauteilen ermöglicht eine Anpassung der bauteil-immanenten rheologischen Eigenschaften an das vorherrschende konstruktive oder bauphysikalische Anforderungsprofil. Um eine in bis zu drei Raumrichtungen kontinuierliche Manipulation der Materialeigenschaften, wie beispielsweise der Porosität, Festigkeit oder Steifigkeit, reproduzierbar im Bauteil sicherzustellen, werden in dieser Arbeit automatisierte Herstellungsverfahren und Methoden erforscht. Ziel ist es, durch Automatisierung sowie modellbasierte Steuerung und Regelung des gesamten Prozesses, gradierte Betonbauteile optimiert im Hinblick auf ihre Funktion und Belastung bereitzustellen. Hierzu wird eine vollständige Prozesskette konzipiert und entwickelt, von der Berechnung der optimalen Gradierung im Bauteil, über die anforderungsabhängige Mischung, Dosierung und Förderung bis hin zum orts-spezifischen Materialauftrag der Betone. Die entwickelten Verfahren und Methoden werden in einer automatisierten Herstellungsplattform für funktional gradierte Betonbauteile umgesetzt. Die empirische Validierung zeigt, dass mittels der automatisierten Herstellungsplattform reproduzierbar funktional gradierte Betonbauteile mit einer Masseneinsparung von weit über 25[%] bei gleichbleibender Tragfähigkeit hergestellt werden können. Dadurch ermöglicht die entwickelte Herstellungstechnologie die nachhaltige und ressourcenschonende Produktion von gewichtsreduzierten, energieminimierten und vollständig rezyklierbaren Komponenten für das Bauwesen.