Gedruckte Möglichkeiten
Wie lassen sich Baustoffe gezielt an neue Anforderungen anpassen und komplexe Bauteile Schicht für Schicht herstellen? Die additive Fertigung eröffnet neue Möglichkeiten für das Bauwesen und die Denkmalpflege. Am F. A. Finger-Institut für Baustoffkunde (FIB) der Bauhaus-Universität Weimar widmen sich die Forschenden unterschiedlichen Fragestellungen rund um innovative Materialien, digitale Fertigungsprozesse und die zuverlässige Bewertung gedruckter Bauteile.
Die „Professur Werkstoffe des Bauens“ beschäftigt sich mit dem 3D-Betondruck und den besonderen Anforderungen, die dieses Fertigungsverfahren an Baustoffe und Prozesse stellt. Damit Beton Schicht für Schicht gedruckt werden kann, muss er während der Verarbeitung ausreichend fließfähig sein und zugleich schnell genug an Stabilität gewinnen, um die darüberliegenden Schichten zu tragen. Entscheidend sind daher das Zusammenspiel von Materialzusammensetzung, Verarbeitung und Erhärtung sowie die Entwicklung geeigneter Prüf- und Bewertungsmethoden. Ziel ist es, die Qualität und Zuverlässigkeit additiv gefertigter Bauteile besser beurteilen und die Technologie für neue Anwendungen im Bauwesen weiterentwickeln zu können.
Die Professur Werkstoffmechanik geht im Forschungsprojekt StimuCrete noch einen Schritt weiter: Sie untersucht, wie sich die Eigenschaften von Beton mithilfe stimulierbarer Zusatzstoffe gezielt beeinflussen lassen. Durch äußere oder innere Anregung sollen bestimmte Materialeigenschaften bedarfsgerecht verändert werden können – beispielsweise das Erstarren von frischem Beton auf Knopfdruck. Solche intelligenten Werkstoffe könnten künftig neue Möglichkeiten für automatisierte Fertigungsprozesse wie den 3D-Betondruck eröffnen. Darüber hinaus verfolgt das Projekt Ansätze, um Eigenschaften von Beton auch im erhärteten Zustand gezielt zu beeinflussen.
Die Professur „Bauchemie und Polymere Werkstoffe“ erforschte im Projekt 3D-Geo die Herstellung natursteinähnlicher Formkörper aus Geopolymeren. Ziel ist es, mineralische Werkstoffe zu entwickeln, die sich mittels 3D-Extrusionsdruck in komplexe Formen bringen lassen und bei Raumtemperatur erhärten. Auf diese Weise können beispielsweise Natursteine wie der Bebertaler Sandstein nachgebildet werden. Die Technologie eröffnet neue Perspektiven für die Denkmalpflege, indem passgenaue Ergänzungen und Rekonstruktionen historischer Bauteile ermöglicht werden. Zugleich bietet die Entwicklung optimierter Materialeigenschaften die Chance, die Dauerhaftigkeit der gefertigten Elemente zu verbessern.