06.03.2019 zurück

Forschungsprojekt der ETH Zürich: «Smart Slab» – die weltweit erste Decke mit 3D-Sanddruck-Schalung

Forschungsprojekt der ETH Zürich: «Smart Slab» – die weltweit erste Decke mit 3D-Sanddruck-Schalung Forschungsprojekt der ETH Zürich: «Smart Slab» – die weltweit erste Decke mit 3D-Sanddruck-Schalung
Forschende der ETH Zürich fabrizierten für das Innovationsgebäude DFAB HOUSE in Dübendorf bei Zürich eine 80 m2 grosse Leichtbau-Geschossdecke aus Beton. Mit dabei: zwei Pumpen von KNF, verbaut in den 3D-Sanddrucker der Voxeljet AG, Friedberg (D).
An den dünnsten Stellen gerade einmal 20 Millimeter dick und nicht mal halb so schwer wie eine konventionelle Betondecke: Bei «Smart Slab» ist der Name Programm. Die «intelligente Decke» kombiniert die bautechnischen Stärken von Beton mit den flexiblen Gestaltungsmöglichkeiten des 3D-Drucks. Entwickelt wurde Smart Slab an der ETH Zürich als eines der Kernelemente der Wohneinheit DFAB House. Die 15 Tonnen schwere Decke setzt sich aus elf Betonsegmenten zusammen und verbindet das Untergeschoss mit dem darüberliegenden zweistöckigen Holzbau.
Nur so viel Beton wie nötig
Beim Projekt Smart Slab fertigten die Forschenden nicht die Bauelemente selbst mit 3D-Druck, sondern deren Schalung – also die Negativform. Sie arbeiteten dafür mit einem grossformatigen 3D-Sanddrucker; die Schalungselemente sind somit eine Art künstlicher Sandstein, der die nötige Stabilität mit massiv weniger Material erreicht.
Neu entwickelte Software koordiniert Parameter
Eine neue Planungssoftware stellt sicher, dass an jedem Punkt nur exakt so viel Beton eingesetzt ist, wie strukturell nötig ist. «Wir haben die Decke nicht gezeichnet, sondern programmiert», sagt Mania Aghaei Meibodi, Senior Researcherin und Projektleiterin Smart Slab. «Mit analoger Planung wäre das in dieser Präzision niemals möglich gewesen.»
Auf Knopfdruck in die Produktion
Nach Abschluss der Computerplanungen kamen die Industriepartner von Smart Slab zu ihrem Einsatz. Einer produzierte die hochaufgelösten 3D-Sanddruckschalungen, ein anderer fertigte die Holzschalung mittels CNC-Lasercutter. Anschliessend kamen die beiden Schalungstypen bei der dritten Partnerfirma für die Betonierung zusammen. Nach zweiwöchiger Aushärtung waren die elf einzelnen Betonsegmente bereit für den Transport zum DFAB House.
 

ETH Zürich, Isabelle Herold: www.ethz.ch/de

 

Die KNF Pumpen im 3D-Sanddrucker von Voxeljet AG: 

Membran-Flüssigkeitspumpe NF 60 KT DC IP65

Die NF 60 KT DC ist eine Membran-Flüssigkeitspumpe mit Gleichstrommotor und hoher chemischer Resistenz. Im 3D-Sanddrucker führt sie den Kaltbinder zu.

Flüssigkeitspumpe NF 300 KT DC IP65

Die Flüssigkeitspumpen der Typenreihe NF 300 fördern bei beliebiger Einbaulage bis zu 3 l / min pro Kopf, und das gegen Drücke von bis zu 10mWS. Im 3D-Sanddrucker entsorgt sie das überschüssige

Rohmaterial.

DFAB HOUSE

DFAB HOUSE ist ein als Gemeinschaftsprojekt entstandener Forschungsbau des Schweizerischen Nationalen Forschungsschwerpunktes (NFS) Digitale Fabrikation auf dem NEST-Gebäude der Empa und Eawag. Forschende von acht Lehrstühlen der ETH Zürich suchen zusammen mit Branchenexperten und Planungsfachleuten nach neuen Wegen der digitalen Fabrikation.

www.dfabhouse.ch

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