3D - Betondrucker
Im Früh3D - Betondruckerjahr 2023 wird ein mittelformatiger 3D-Betondrucker der Firma VERTICO im Baustofflabor installiert. Dieser wird mit REACT-EU-Mitteln finanziert. REACT-EU steht für „Recovery Assistance for Cohesion and the Territories of Europe". Der mittelformatige 3D-Betondrucker ermöglicht die Herstellung von Bau‐ und Fertigteilen im Extrusionsverfahren. Durch den Betondrucker können bereits angewandte Verfahren (z.B. Wickeln) im Labor ideal ergänzt werden, indem lokale Verstärkungen bzw. Geometrieergänzungen frisch‐in‐frisch zugedruckt werden. Vor allem aber ermöglicht der 3D-Druck die Entwicklung und Realisierung additiv hergestellter nachhaltiger Leichtbaukonstruktionen aus Beton. Die Anwendung der 3D‐Technik resultiert dabei in vollkommen neuen Herausforderungen an Materialien und Konstruktionsprinzipien. So unterscheiden sich zum Beispiel die Anforderungen an die Rezeptur des Werkstoffs Beton (Pumpbarkeit, Grünstandfestigkeit des Frischbetons, etc.) sowie die Integration einer statisch erforderlichen Bewehrung in den Druckprozess erheblich von den herkömmlichen Fertigungsverfahren. Der Drucker ist in der Lage sowohl Monomaterial, als auch mit zwei Komponenten zu drucken. Hierfür wird im Druckkopf ein Beschleuniger bei der Extrusion zugeführt und dadurch das Aushärteverhalten der Mischung eingestellt. Überhängende, gedruckte Strukturen mit hoher Genauigkeit werden dadurch ermöglicht. In Kombination mit digitalen Planungswerkzeugen können topologieoptimierte Leichtbaukonstruktionen hergestellt werden. Ziel ist, den 3D-Drucker in Forschung und Lehre einzusetzen. Die Studierenden sollen Potentiale, Grenzen und erforderliche Anpassungen, die neuartige Herstellungsverfahren im Bauen mit sich bringen, evaluieren.
Eirich Intensivmischer
Der neue Intensivmischer des Herstellers EIRICH ist in der Lage, die unterschiedlichsten Baustoffe, mit den verschiedensten Bindemitteln, in allen Konsistenzen, von trocken bis flüssig, homogen, mit möglichst geringen Mischzeiten herzustellen. Zwei Drehrichtungen der verschiedenen Mischwerkzeuge, variable Geschwindigkeiten und eine Neigung der Drehachse des Mischtroges von 0 bis 30 Grad sorgen für eine Trennung von Materialtransport und Mischwerkzeug und ermöglichen individuelle Mischwirkungen. Diese sind durch die Programmierung der Mischabläufe reproduzierbar, wobei alle Daten präzise erfasst und protokolliert werden. Rheologische Vorgänge können direkt mit dem Mischer verfolgt werden. Des Weiteren kann bis zu einem vorgegebenen Energieeintrag oder bis zum Erreichen einer definierten Temperaturgrenze gemischt werden. Außer den standardisierten Betonen, sind SVB- und UHPC-Betone, Faser- und Suspensions-Betone, aber auch erdfeuchte und krümelige Mischungen realisierbar. Mit diesen Eigenschaften erweitert der Mischer das Forschungsfeld und die Lehre im Baustoffkundelabor der Frankfurt UAS.
Nachhaltige Textilbeton-Leichtbaukonstruktionen
(hochschulinterne Förderung zum Aufbau des Mittelbaus in neuaufkommenden Forschungsbereichen)
Bei der hochschulinternen Ausschreibung zum Aufbau des wissenschaftlichen Mittelbaus 03/2022 in der Förderlinie 2 - Aufbau von individuellen oder neuaufkommenden Forschungsbereichen - erhielt der Förderantrag „Nachhaltige Textilbeton-Leichtbaukonstruktionen“ (NaTeLe) von Prof. Dr.-Ing. Petra Rucker-Gramm und Prof. Dr.-Ing. Michael Horstmann eine Förderzusage. Gegenstand der geförderten Forschungsaktivität sind Dachkonstruktionen aus Textilbeton, für welche die Nachhaltigkeit erstmalig in einer gesamtheitlichen Betrachtung unter Berücksichtigung der Konstruktionsart und der hiervon abhängigen Material- und Herstellarten bewertet werden soll. Innovativ hierbei ist, dass zunächst mit digitalen Entwurfsmethoden verschiedene Konstruktionsarten in der Bandbreite von werkstofffordernd bis werkstoffgerecht verglichen werden. In Abhängigkeit der Konstruktion und der hierfür in Frage kommenden Herstellverfahren werden die Anforderungsober- und untergrenzen an den Beton und an die textile Bewehrung exakt definiert. Auch bei den Herstellverfahren wird der Einsatz von Primär- und Sekundärrohstoffen optimiert. Schlussendlich wird die Nachhaltigkeit in der Gesamtbetrachtung entlang der gesamten Prozesskette beurteilt. Hierzu sind Kriterien für Textilbetone zu entwickeln, die neben den klassischen Kriterien wie dem Global Warming Potential (GWP) oder dem Primärenergiebedarf auch die Ressourcenentnahme, die Kreislauffähigkeit und die Robustheit der Konstruktion einschließen.
1. Platz im Konstruktionswettbewerb
Die Studierenden der FRA-UAS holten mit ihrer "Uffgeblähten Wickelnuss" den Sieg im Konstruktionswettbewerb der Betonkanu-Regatta 2022. In dem Modul Ingenieurprojekt bauten Studierende im Wintersemester 21/22 die "Uffgeblähte Wickelnuss" und im Sommersemester 22 ein weiteres Betonkanu "Schepp gewiggelt".
Hier finden Sie einen interessanten Artikel und den Instagram-Account des Sieger Kanus 2022.
Es wird gedruckt
3D-Druckverfahren eröffnen neue Möglichkeiten für FFin-Forschungsvorhaben im nachhaltigen Leichtbau. Der - über Mittel der Stiftung Herr finanzierte - 3D-Drucker, der kürzlich seinen Platz im Betonlabor beziehen konnte, ist daher bereits vielfach im Einsatz. Die 3D-Druckmethode des seilgeführten Portalsystems, welche nun den Druck kleinerer Objekte im Labor der Frankfurt UAS ermöglicht, ist grundsätzlich skalierbar. So können von kleinen Verbindungsstücken bis hin zu ganzen Häusern unterschiedlichste Objekte gedruckt werden. Auch im Baustoffkundelabor der Frankfurt UAS soll zukünftig in anderen Maßstäben gedruckt werden. Ein großformatiger 3D-Betondrucker zur Herstellung von Bau- und Fertigteilen im Extrusionsverfahren wird im Rahmen des EU - Förderprogramms EFRE beantragt.