Machbarkeitsstudie zur additiven in‐situ Fertigung von Kappendecken mithilfe mobiler Robotersysteme

Abstract

Die additive Fertigung von Beton ermöglicht eine materialeffiziente und geometrisch flexible Herstellung von Tragstrukturen. Insbesondere nichtplanare Geometrien wie Kappendecken stellen jedoch erhöhte Anforderungen an das Zusammenspiel von Materialverhalten und Druckprozess. Diese Arbeit untersucht die Machbarkeit der additiven insitu Fertigung gekrümmter Betonstrukturen mithilfe eines mobilen robotischen Fertigungssystems. Im Fokus steht ein materialseitig gesteuerter Druckprozess auf Basis eines Zweikomponentensystems, bei dem durch eine Verzögerer‐Beschleuniger‐Strategie die rheologischen Eigenschaften des Betons gezielt an die Anforderungen der Förder‐ und Ablagephase angepasst werden. Experimentelle Untersuchungen zum Erstarrungsverhalten sowie Druckversuche zeigen, dass die Druckbarkeit durch ein enges Prozessfenster zwischen Pumpfähigkeit und frühem Strukturaufbau bestimmt wird und maßgeblich von Beschleunigerdosierung, Mischdauer und Temperatur abhängt. Die erfolgreiche Herstellung gekrümmter Kappengeometrien im Maßstab 1:1 belegt die grundsätzliche Umsetzbarkeit des Ansatzes und liefert eine Grundlage für die Weiterentwicklung additiver Fertigungsprozesse im Bauwesen.