News about 3D printing with concrete Digital concrete construction

摘要

The development of digital concrete printing processes for manufacture of structural concrete components directly at the construction site or in the precast plant is a critical step on the way to introducing the Industrie 4.0 concept in the construction industry. This concept extends from the already existing digital construction planning (CAD, BIM) to digital production. The technological and commercial potential of digital concrete construction has by now been recognized by researchers and by many of the parties involved in construction. The innovation activities in this field are increasing exponentially from month to month. On the one hand, new mechanical solutions for 3D concrete printing are currently being developed. This relates both to the functionalities and the construction of the printhead and the systems for computerized control according to the CAD drawings translated into so-called G-codes. On the other hand, good progress has likewise been made in mastering the rheological behavior of fresh and hardened concrete as scientific basis for designing the printing process. Specific rheological properties, including their targeted temporal development, are required for ensuring sufficient pumpability, extrudability, applicability in the designated construction and manufacturing processes (i.e., dimensional stability during application of subsequent layers), as well as bonding among the individual layers.%Die Entwicklung digitaler Betondruckverfahren zur Herstellung von Betonbauteilen direkt auf der Baustelle oder im Fertigteilwerk ist ein entscheidender Schritt auf dem Weg zur Einführung des Industrie 4.0-Konzeptes in das Bauwesen, nämlich von der bereits existierenden digitalen Bauplanung (CAD, BIM) zur digitalen Fertigung. Das technologische und wirtschaftliche Potenzial des digitalen Betonbaus wurde inzwischen von vielen am Bau Beteiligten und Forschern erkannt, der Umfang von Innovationsaktivitäten auf diesem Gebiet steigt von Monat zu Monat exponentiell. Zum einen werden neue maschinelle Lösungen für den 3D-Betondruck entwickelt. Dies bezieht sich sowohl auf die Funktionalitäten und Konstruktion des Druckkopfes als auch auf die Systeme für seine computergesteuerte Führung gemäß der in die so genannten G-Codes übersetzten CAD-Pläne. Zum anderen sind gute Fortschritte im Hinblick auf die Beherrschung des rheologischen Verhaltens von frischem und erhärtendem Beton als wissenschaftliche Grundlage zur Gestaltung des Druckprozesses zu verzeichnen. Spezifische Theologische Eigenschaften einschließlich deren gezielter zeitlicher Entwicklung sind für die Gewährleistung der hinreichenden Pumpbarkeit, Extrudierbarkeit, Verbaubarkeit (Formstabilität beim Aufbringen der nachfolgenden Schichten) sowie des Verbundes zwischen den einzelnen Schichten gefordert.