{"id":3373,"date":"2019-11-06T10:58:55","date_gmt":"2019-11-06T09:58:55","guid":{"rendered":"https:\/\/www.intelligentbauen.ch\/?p=3373"},"modified":"2019-11-06T10:58:55","modified_gmt":"2019-11-06T09:58:55","slug":"3d-print-die-baustelle-der-zukunft","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.fachbau.ch\/de\/intelligent-bauen\/2019-11-06\/3d-print-die-baustelle-der-zukunft\/","title":{"rendered":"3D-Print: Die Baustelle der Zukunft"},"content":{"rendered":"
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Onsite-Druck eines Pflastersteins.<\/figcaption><\/figure>\n

Das Wiener Start-up PrintStones besch\u00e4ftigt sich seit 2017 mit der Automatisierung im Baubetrieb. Im Fokus steht die Entwicklung eines 3D-Druckverfahrens f\u00fcr die automatisierte sowie baustellentaugliche Herstellung von Betonobjekten, das mit gleich zwei ungew\u00f6hnlichen Merkmalen auf sich aufmerksam macht: Es ist mobil und druckt Beton sowie weitere zement\u00f6se Materialien, die auf der Baustelle zum Einsatz kommen. Konventionelle Schalungselemente geh\u00f6ren damit der Vergangenheit an. Dr. Herwig Hengl ist Gr\u00fcnder des Spin-offs der TU Wien. Vor etwa f\u00fcnf Jahren kam er erstmals als Mitarbeiter am Institut f\u00fcr Mechanik der Werkstoffe und Strukturen mit der additiven Fertigung in Ber\u00fchrung: \u00abWir kamen auf diese Idee, als wir ein Simulationstool entwickelten, das zu Spannungsund Verformungsanalysen von beanspruchten Bauteilen herangezogen werden kann. Zur Verifizierung der Simulationsergebnisse mussten die vorerst virtuellen Bauteile nachgebaut und belastet werden. Da dies ein sehr kostenintensiver und zeitaufwendiger Prozess ist, haben wir nach einer M\u00f6glichkeit gesucht, die Bauteile automatisiert direkt aus 3D-Modellen herzustellen\u00bb, erinnert sich der Jungunternehmer. Idealerweise sollte das nat\u00fcrlich direkt am finalen Einsatzort stattfinden: auf der Baustelle der Zukunft. Die PrintStones-Gr\u00fcnder konnten sich mit ihrer Gesch\u00e4ftsidee gegen etwa 200 weitere Start-ups in einem Auswahlverfahren des universit\u00e4ren Inkubators INITS durchsetzen. Daraufhin wurde das Gesch\u00e4ftsmodell anhand qualitativer und quantitativer Experimente validiert und die Entwicklung des \u00abPrintStones X1\u00bb konnte an den Start gehen.<\/p>\n

Potenzielle Anwendung in eigener Sache <\/strong>
\nDie Gimatic Vertrieb GmbH liefert das Werkzeugwechselsystem f\u00fcr den 3D-Drucker. Die Hechinger waren schon immer aufgeschlossen gegen\u00fcber ungew\u00f6hnlichen und nicht gleich auf Massen ausgerichteten Anwendungen gewesen. In diesem Einsatzfall sieht Gesch\u00e4ftsf\u00fchrer Johannes L\u00f6rcher sogar eine Anwendung in eigener Sache: \u00abDer 3D-Druck ist ja sehr im Kommen und man liest auch immer mehr \u00fcber Neuentwicklungen f\u00fcr die Baubranche. Ich finde die Idee, Bausteine zu drucken, klasse \u2013 auch wenn das Drucken von Ziegeln wegen der Vorschriften noch nicht m\u00f6glich ist. Aber bei unserem aktuellen Neubau in Hechingen k\u00f6nnten wir bald sehr gut einen solchen Drucker f\u00fcr die vielen Fl\u00e4chen an Pflastersteinen gebrauchen.\u00bb Johannes L\u00f6rcher geht davon aus, dass solche Anwendungen im nicht industriellen Bereich mit der Weiterentwicklung der Cobots noch stark zunehmen wird.<\/p>\n

Ein Kubikmeter Beton mit freier Geometrie <\/strong>
\nDer PrintStones X1 ist ein fr\u00fcher Prototyp eines mobilen Baustellen-3D-Druckers. Mit ihm k\u00f6nnen momentan Betonelemente bis zu einer Gr\u00f6sse von etwa 1 m3 gedruckt werden. Der Roboter kann sowohl aussen als auch innen eingesetzt werden. Er macht konventionelles Schalen \u00fcberfl\u00fcssig, indem definierte Materialvolumina durch einen computergesteuerten Positionierungsprozess in aufeinanderfolgenden Schichten pr\u00e4zise platziert und verfestigt werden. Das 3D-Druckverfahren besteht aus zwei allgemeinen Schritten: der 3D-Modellierung und dem Komponentendruck. Bei der Pfadgenerierung werden verschiedene Methoden zur Generierung von Roboter-Trajektorien implementiert. Im Allgemeinen besteht jede Schicht aus einer Aussenkontur und einem F\u00fcllmuster, die als Wabenstrukturen oder raumf\u00fcllende Kurven ausgef\u00fchrt werden k\u00f6nnen. Die Materialvorbereitung verl\u00e4uft vollautomatisch \u00fcber ein vorgeschaltetes Mini-Betonwerk. Dabei kann die Rezeptur w\u00e4hrend des Druckprozesses variiert werden, um beispielsweise stark belastete Zonen mit h\u00f6herfestem Material zu drucken. Mit dieser Technologie lassen sich Bauteile ab Losgr\u00f6sse 1 in variabler Form drucken.<\/p>\n

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Die kurvige Oberfl\u00e4che wurde
von Mataka Design kreiert.<\/figcaption><\/figure>\n

Werkzeugwechsler mit Schl\u00fcsselrolle <\/strong>
\n\u00abGimatic hat fr\u00fch das Potenzial von PrintStones erkannt und uns mit einem passenden Angebot unterst\u00fctzt\u00bb, so der Gr\u00fcnder. Momentan verf\u00fcgt der PrintStones X1 neben der 3D-Druck-D\u00fcse \u00fcber ein weiteres Werkzeug zum Vermessen des Untergrundes, auf dem gedruckt wird. Der Werkzeugwechsler sei daher ein wichtiger Bestandteil des Systems und f\u00fcr den vollautomatischen Wechsel zwischen den Werkzeugen n\u00f6tig. \u00abDiese Anwendung zeigt einmal mehr, wie praktisch es ist, einen Ansprechpartner vor Ort zu haben\u00bb, erinnert sich Johannes L\u00f6rcher. \u00abUnser Technischer Berater Lars Janser von unserer Niederlassung in Graz besuchte nach einem ersten Kontakt von Seiten PrintStones das Start-up in Wien, hat die Jungunternehmer beraten und \u00fcberzeugt. Unser Werkzeugwechsler hat es ihm leicht gemacht: Hauptargumente waren sicher, dass er sehr kompakt gebaut ist und eine supereinfache Ansteuerung bietet.\u00bb<\/p>\n

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Beispiele f\u00fcr die
unendliche Formenvielfalt.<\/figcaption><\/figure>\n

Steckbrief des Werkzeugwechslers <\/strong>
\nDer vollelektrische Werkzeugwechsler vom Typ EQC75 eignet sich f\u00fcr Wechselanwendungen mit Nutzlasten von bis zu 10 kg. Haupts\u00e4chlich findet er Einsatz in Handlingund Linearrobotern f\u00fcr die Industrie, die mechatronisch arbeiten und ganz auf Pneumatik verzichten. Mit seinen kompakten Abmessungen von 75 \u00d7 145 \u00d7 60 mm wiegt er nur 1,1 kg. Damit passt er in der Industrie beispielsweise in die engen Einbaur\u00e4ume vieler kleiner Roboter in der Gewichtsklasse bis 5 kg. Angesteuert wird der EQC75 \u00fcber die bew\u00e4hrte 24-V-I\/O-Schaltung. Eine Programmierung oder zus\u00e4tzliche Ansteuerung ist nicht notwendig. Sein maximales Moment betr\u00e4gt 150 Nm, die maximale Zugkraft 2000 N und die maximale Nutzlast 10 kg. F\u00fcr Anwender, die nicht komplett umsteigen m\u00f6chten, l\u00e4sst er sich zwischen Elektrik und Pneumatik leicht umstellen, denn das Wechselsystem verf\u00fcgt \u00fcber vier Luftanschl\u00fcsse. Es wurde zudem mit integrierten Sensoren zur Stellungsabfrage ausgestattet. Die Signalausgabe erfolgt \u00fcber das Hauptkabel. Mittels der 24-poligen Stecker und des 8-poligen Kabels lassen sich die Signale der Sensoren und die Stromversorgung \u00fcbertragen. Dank eines zugeh\u00f6rigen, kompatiblen Adapters, der nach ISO 9409-1 zertifiziert ist, k\u00f6nnen auch Fremdfabrikate angeschlossen werden. Auch ein nachtr\u00e4glicher Umbau ist problemlos m\u00f6glich.<\/p>\n

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Wichtige Komponente
im 3D-Beton-Drucker:
der Werkzeugwechsler.<\/figcaption><\/figure>\n

3D-Druck reduziert CO2-Emissionen <\/strong>
\n\u00abBeton ist nach Wasser das vom Menschen am meisten verwendete Material, allerdings zu einem hohen Preis. Die Zementherstellung ist f\u00fcr etwa acht Prozent des weltweiten CO2-Ausstosses verantwortlich\u00bb, gibt Dr. Hengl zu bedenken. Der Anteil an CO2-Emissionen der Luftfahrt sei hier mit 2,6 Prozent vergleichsweise niedrig. \u00abDaher sollte es unser Ziel sein, den Zementverbrauch zu reduzieren, wo immer es geht. Der Beton-3D-Druck bietet hier die M\u00f6glichkeit, schwach belastete Zonen eines Bauteils auszusparen und so Material einzusparen.\u00bb Das System ist als Multi-Tool Device ausgelegt. Die Beton-3D-Druckd\u00fcse ist also eines von vielen m\u00f6glichen Werkzeugen. Weitere Werkzeuge sollen in Joint-Development- Projekten mit zuk\u00fcnftigen Anwendern und Kunden entwickelt werden. \u00abWir sind in erster Linie in Forschung und Entwicklung t\u00e4tig und versuchen zuk\u00fcnftige Kunden m\u00f6glichst weit einzubeziehen. Dabei arbeiten wir ausschliesslich mit lokalen Partnern wie Architekturb\u00fcros, Industriedesignern, Bauherren und Bauunternehmern. Bei der letzteren Gruppe m\u00fcssen wir noch etwas Pionierarbeit leisten, denn die Baubranche, welche etwa sieben Prozent des Weltmarktes ausmacht, investiert in Forschung und Entwicklung weitaus weniger als der Durchschnitt anderer Branchen\u00bb, gibt Herwig Hengl zu bedenken.<\/p>\n

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Infill einer Pflasterfl\u00e4che<\/figcaption><\/figure>\n

Vision und M\u00f6glichkeiten <\/strong>
\n\u00abUnsere Vision, oder sollte ich eher sagen Mission, ist die Automatisierung und Optimierung von Bauverfahren. Wir m\u00f6chten monotone T\u00e4tigkeiten auf der Baustelle mit unserer Technik reduzieren und Bauarbeiter entlasten. Ein gutes Beispiel ist das Verlegen von Pflastersteinen. Kein Mensch hat Spass daran, acht Stunden am Tag auf den Knien in geb\u00fcckter Haltung Steine zu verlegen. Mit dem mobilen 3D-Drucker k\u00f6nnen diese Steine direkt auf die obere Tragschicht des Strassenaufbaus gedruckt werden \u2013 ein Verlegen ist dann nicht mehr n\u00f6tig\u00bb, zeigt Herwig Hengl eine der M\u00f6glichkeiten auf. Aktuell arbeitet PrintStones als ausf\u00fchrendes Unternehmen an Pilotprojekten im Baubereich, innerhalb von f\u00fcnf Jahren m\u00f6chte das Start-up den Wechsel zum Systemanbieter vollzogen haben.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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