Forschungsprojekte

TRR 277 Additive Manufacturing in Construction

E-Mail:  lachmayer@match.uni-hannover.de
Team:  Lukas Lachmayer, Hauke Heeren
Jahr:  2020
Förderung:  DFG

Im Zuge der stetig steigenden Anzahl an Bauvorhaben macht sich die geringe Produktivität des Bauwesens in Form von verschobenen Eröffnungsterminen öffentlich bemerkbar. Während leistungsfähige Programme die Planungs- und Entwurfsphasen zwar stetig verkürzen, und Fertigelemente in großer Stückzahl zur Verfügung stehen, erzeugen manuelle Fügeverfahren, herstellungsbedingte Nachbesserungen auf den Baustellen, sowie individuelle Gestaltungsanforderungen erhebliche Verzögerungen und Qualitätsverluste. Das größte Potential zur Produktivitätssteigerung liegt daher in der Entwicklung eines automatisierten Fertigungsverfahrens, welches qualitativ hochwertige Bauteile liefert, ohne dabei enge Vorgaben bezüglich der Bauteilgestaltung zu setzen.

Auf Basis dieser Anforderungen wird im Rahmen des DFG geförderten Projektes: „Additive Manufacturing in Construction“ die Befähigung additiver Fertigungsverfahren für die Herstellung großskaliger Betonbauteile vorangetrieben. Das Ziel ist ein vollautomatisierter Fertigungsprozess auf Basis eines gestaltoptimierten CAD-Bauteils, unter Berücksichtigung lokal definierter Materialeigenschaften. Dazu werden fach- und standortübergreifend potentielle Materialien, Auftragsverfahren und Prozessgestaltungen erforscht. Besonders die Vermeidung individueller Schalungsarbeiten, die in situ Produktion von Armierungen und die Sicherung der Endkontur durch eine aktive Prozessregelung, bei gleichzeitig maximaler Designfreiheit müssen für den angestrebten Automatisierungsgrad umgesetzt werden.

Das match entwickelt diesbezüglich zunächst neue Bahnplanungsalgorithmen, welche gegenüber aktuellen 3D-Druckplanungsverfahren das zeitabhängige Materialverhalten frischer Betone berücksichtigen. Weiterhin wird an der Realisierung der online Überwachung und Rückführung des Materialauftrags zur Sicherung der Endkonturqualität geforscht. Dies geschieht in enger Kooperation mit den weiteren beteiligten Fachbereichen zur Generierung eines echtzeitfähigen Materialmodells. Abschließend kommen Kompetenzen im Bereich der Roboterkollaboration zur Parallelisierung und Beschleunigung des Fertigungsprozesses zum Einsatz.