Digitaler Betonbau durch additive Verfahren – Sachstand und Forschungsbedarf. Issue 11 (1st September 2021)

• Record Type: Journal Article
• Authors: Mechtcherine, Viktor; Dreßler, Inka; Empelmann, Martin; Gehlen, Christoph; Glock, Christian; Kuhn, Alexander; Lanwer, Jan Paul; Lowke, Dirk; Müller, Steffen; Neef, Tobias; Nerella, Venkatesh Naidu; Stephan, Dietmar; Vasilic, Ksenija; Weger, Daniel; Wiens, Udo
• Is Part Of: Beton- und Stahlbetonbau. Volume 116:Issue 11(2021)
• Page Start: 881
• Page End: 900
• Publication Date: 2021-09-01
• Subjects: Betonbau -- additive Fertigung -- 3D‐Betondruck -- Materialprüfung -- Bewehrungsintegration -- Konstruktionsprinzipien -- Bemessung; concrete construction -- additive manufacturing -- 3D concrete printing -- material testing -- reinforcement integration -- design principles -- dimensioning; Digitalisierung -- Allgemeines -- Nachhaltigkeit; Reinforced concrete construction -- Periodicals; 624.18341
• DOI: 10.1002/best.202100067
• Languages: English
• ISSNs: 0005-9900

Abstract

Abstract: Die digitale Fertigung mit Beton (DFB) ist ein sich überaus dynamisch entwickelndes Gebiet; insbesondere in den letzten fünf Jahren konnten bemerkenswerte Fortschritte erzielt werden. Die Vielfalt der verwendeten Ansätze und damit verbundenen Möglichkeiten und Herausforderungen ist überwältigend. Dieser Beitrag bietet einen kritischen Überblick über den aktuellen Sachstand auf diesem Gebiet der DFB, mit Fokus auf die additiven Fertigungsverfahren mit Beton (auch 3D‐Betondruck genannt) und formuliert den bestehenden Forschungsbedarf. Neben einer Reflektion zum internationalen Stand der Entwicklung von 3D‐Betondruckverfahren wird ein Klassifizierungsrahmen für DFB‐Verfahren vorgestellt und die wichtigsten Begriffe definiert. Anschließend befassen sich die Autoren mit der zugehörigen Materialprüfung von druckbarem bzw. gedrucktem frischem, erhärtendem und erhärtetem Beton. Einen weiteren Schwerpunkt bilden die Beschreibung der geeigneten Bewehrungsarten und die Klassifizierung der technologischen Lösungsansätze zur Integration der Bewehrung in DFB‐Prozesse. Schließlich werden die Besonderheiten der Konstruktion und die Bemessung von additiv gefertigten Bauteilen dargelegt und diskutiert. Abstract: Digital concrete construction by means of additive processes – State of the art and research needs Digital fabrication with concrete (DFC) is a dynamic and rapidly developing area. In the last five years in particular, remarkable progress has been made. The variety of approaches used and both the opportunities and challenges associated with them is overwhelming. This contribution offers a critical overview of the current state of the art in the field of the DFC, with a focus on the additive manufacturing processes with concrete (also called 3D concrete printing) and formulates the research needs. In addition to a reflection on the international state of the development of 3D concrete printing technologies, a classification framework for DFC processes is presented and the most important terms are defined. Then, the authors deal with the material testing of printable or printed fresh, hardening and hardened concrete. Futher focuses are the suitable types of reinforcement and the classification of the technological approaches to integrate reinforcement in DFC processes. Finally, the special features of the design and dimensioning of additively manufactured components are presented and discussed.