C3PO – Concrete ! 3D Printed Objects

Projektlaufzeit: 01.08.2021 bis 31.07.2026

Für die Bauwirtschaft können additive Fertigungsverfahren von Bauelementen, beispielsweise konstruktiven Betonbauteilen, von hohem ökologischen und ökonomischen Nutzen im Hoch- und Ingenieurbau sein und komplett neue Möglichkeiten eröffnen. C3PO – Concrete ! 3D Printed Objects – erforscht anwendungsorientiert den 3D Druck von Betonobjekten und -bauteilen und soll das Einsatzspektrum im Bauwesen erweitern.

Die Forschenden fokussieren dabei zielgerichtete, effiziente Materialapplikation, was zu reduziertem Einsatz von Beton führt. Dies soll zur Schonung von primären Ressourcen beitragen und den ökologischen Fußabdruck von Betonbauteilen verringern. Die Optimierung von Querschnittstopologien bringt zudem eine deutliche Reduktion des Eigengewichts von Betonkonstruktionen mit sich, folglich soll es möglich sein, schlankere Tragelemente – beispielsweise auch für Sonderkonstruktionen – im Zuge von Bauvorhaben einsetzen zu können.

Im Rahmen des Projekts wird eine additiven Fertigungsanlage für Beton bzw. Mörtel mit und ohne Faserbewehrung entwickelt und aufgebaut. Optimierte Querschnitte sollen mit hoher Ausführungsgenauigkeit, auch bei geringen Bauteilabmessungen, hergestellt werden. Weitere angedachte Schritte können die Einbindung von Sensorik zur konstruktiven Weiterentwicklung der Bauteile und Predictive Maintenance sein.

Die drei wesentlichen Forschungsteile von C3PO:

• entwickeln von hochfesten, druckfähigen Betonrezepturen mit und ohne Faserzugabe
• aufbauen einer Druckanlage bestehend aus Roboter und Verfahrachse
• optimieren der Produktion durch Anwendung von Machine Learning Ansätzen

An der Materialentwicklung und Konzeptionierung der Fertigungsanlage sind auch Studierende der Bachelor- und Masterstudien Bauingenieurwesen – Baumanagement im Rahmen ihrer Abschlussarbeiten beteiligt.

Ziel ist die Fertigung von dünnwandigen Faserbetonbauteilen zur Reduktion des Materialeinsatzes im konstruktiven Betonbau.
In einem ersten Schritt sollen Lösungen für folgende Einsatzbereiche untersucht werden:

• nicht-tragende Schalenelemente (bspw. Fassadenelemente oder andere gestalterische Objekte)
• vorwiegend druckbeanspruchte, unbewehrte Bauteile
• modular aufgebaute, vorspannbare Trägerelemente

Sustainability and Design

Forschungszentrum Bauen und Gestalten