Digitaler Betonbau durch additive Verfahren —
Sachstand und Forschungsbedarf

Die digitale Fertigung mit Beton (DFB) ist ein sich überaus dynamisch entwickelndes Gebiet; insbesondere in den letzten fünf Jahren konnten bemerkenswerte Fortschritte erzielt werden.

Um die neue Technologie auch für den deutschen Markt zu öffnen, richtete der DAfStb-Vorstand im Mai 2020 eine Arbeitsgruppe „Digitaler Betonbau durch additive Verfahren“ unter seiner Federführung ein. Bei Einführung einer neuen Technologie stellt der DAfStb üblicherweise zunächst Sachstand und Forschungsbedarf zusammen und veröffentlicht die Erkenntnisse in seiner Schriftenreihe. Bei dem neuen Schwerpunktthema des digitalen Betonbaus durch additive Verfahren hat der DAfStb einen etwas anderen Weg gewählt. Zunächst wurde in einem international ausgerichteten DAfStb/DBV/RILEM-Workshop „Digital Fabrication with Concrete” am 30. Januar 2020 mit mehr als 130 Teilnehmern aus 15 Ländern der Stand der Entwicklungen in der Wissenschaft und der praktischen Anwendung vorgestellt und kritisch diskutiert.

Insbesondere die aktuellen Erkenntnisse aus dem RILEM TC 276-DFC „Digital fabrication with cement-based materials“ wurden in der Folge des Workshops als Grundlage gewählt, um Sachstand und Forschungsbedarf für den deutschen Markt abzuleiten und in der Zeitschrift „Beton- und Stahlbetonbau“ zu veröffentlichen (s. unten angefügte Anlage). Die Autoren sind Mitglieder der DAfStb-Arbeitsgruppe; der Beitrag selbst wurde in der Arbeitsgruppe insbesondere hinsichtlich des Forschungsbedarfes intensiv und kritisch beraten. Der Beitrag bietet somit 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.

Die Herausforderungen auf dem Kompetenzgebiet des DAfStb sind u. a.:

Die Methoden der digitalen Fertigung mit Beton sind sehr vielfältig und gewinnen schnell an Reife. Sie unterscheiden sich stark in ihren Grundprinzipien, Prozessdetails, Maschinentechnik oder dem verwendeten Material. Durch diese Vielfalt eröffnen sich zahlreiche Anwendungsfelder, die durch die spezifischen Stärken und Schwächen der jeweiligen Verfahren definiert werden.

Anlage: