Integration und Ausrichtung kontinuierlicher, mineralisch getränkter Carbonfasern in der generativen Fertigung mit Beton

Abstract

Mineralisch getränkte Carbonfasern (MCF, engl. mineral bonded carbon fibers) stellt eine innovative Bewehrung für den Betonbau dar. Im frisch getränkten Zustand weisen MCF eine ausgeprägte Formbarkeit auf, die ihre Integration in automatisierte Fertigungsprozesse ermöglicht. Ein neuartiges Verfahren zur Inline‐Integration von kontinuierlichen MCF während des 3D‐Druckprozesses wird vorgestellt. Der Fokus liegt auf der Modifizierung der MCF zur Steuerung ihrer Lage im Betonstrang sowie auf der Entwicklung einer geeigneten Druckkopfkonfiguration. Das resultierende Fertigungssystem ermöglicht die Herstellung kontinuierlich hochbewehrter, frei geformter, dreidimensionaler Strukturen ohne konventionelle Schalung. Initiale einaxiale Zugversuche wurden durchgeführt. Besonderes Augenmerk galt der Faserorientierung innerhalb der extrudierten Betonstränge, da diese das Tragverhalten maßgeblich beeinflussen. Ergänzt werden die experimentellen Ergebnisse durch computertomographische Untersuchungen, die Einblicke in die interne Struktur und Faserverteilung ermöglichen. Die Resultate zeigen das Potenzial des entwickelten Verfahrens zur Herstellung leistungsfähiger und ressourceneffizienter Betonbauteile mit generativer Fertigung und kontinuierlicher Bewehrungsintegration.