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PAPER: Potenzial additiver Fertigung und Performance im Verfahrensvergleich zu konventioneller Fertigung im Stahlbetonbau

Ziel des Projektes ist die Quantifizierung und Darstellung der industrierelevanten Potenziale und der Performance additiver Fertigungsverfahren im Stahlbetonbau am Beispiel des Shotcrete 3D Printing (SC3DP).

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Transdisziplinäre Forschung zur Entsorgung hochradioaktiver Abfälle in Deutschland (TRANSENS)

In TRANSENS wird transdisziplinär geforscht. Die interessierte Öffentlichkeit und andere außerakademische Akteure werden planvoll in Forschungskontexte und in transdisziplinäre Arbeitspakete (TAP) eingebunden.

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Ein numerisches Modell zur Simulation und zum Design des Partikelbett-3D-Druckprozesses

Das Vorhaben adressiert die Thematik des Partikelbett 3D-Druckens und schlägt einen innovativen numerischen Ansatz zur Simulation und Vorhersage des Druckprozesses vor. Eine der vielversprechendsten Partikelbett-3D-Druckverfahren ist die Selektive Zementintrusion. Dieses Verfahren basiert auf der lokalen Einbringung eines Fluids (Zementleim) in ein Partikelbett (Gesteinskörnung) und dessen anschließende Erstarrung und Erhärtung.

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TRR 277 - Additive Manufacturing in Construction (AMC)

Seit dem 01.01.2020 forschen Institute aus Braunschweig, München und Hannover im Sonderforschungsbereich (SFB) TRR 277. Der SFB ist auf 4 Jahre angelegt und umfasst 31 Projektleiter aus 24 Instituten. Er trägt den Namen „Additive Manufacturing in Construction (AMC) - The Challenge of Large Scale“ (Additive Fertigung im Bauwesen - Die Herausforderung des großen Maßstabs) und zielt darauf ab, die additive Fertigung (AM) in interdisziplinärer Grundlagenforschung als neuartige digitale Fertigungstechnologie im Bauwesen umfassend zu untersuchen und damit die Rahmenbedingungen für die Einführung in der Bauwirtschaft zu schaffen. Die additive Fertigung unterscheidet sich grundlegend von den herkömmlichen überwiegend manuellen Fertigungstechniken im Bauwesen, welche auf geringe Lohnkosten ausgelegt sind, zulasten der Materialeffizienz. Ziel von AMC ist es, Material nur dort einzusetzen, wo es eine Funktion erfüllt und damit den Weg für einen ressourceneffizienten Einsatz von Materialien mit hoher Gestaltungsfreiheit im Bauwesen zu bereiten. Da die Bauwirtschaft weltweit einer der größten CO2-Emittenten ist, ist die hocheffiziente Nutzung von Ressourcen im Bauwesen von globaler gesellschaftlicher Bedeutung.

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Diagnose- und Monitoring-System zur Analyse und Langzeitüberwachung AKR (Alkali-Kieselsäure-Reaktion)-geschädigter Verkehrsbauwerke

In dem Projekt soll ein sensorgestütztes und webbasierendes Diagnose- und Monitoring-System, mit dem AKR-(Alkali-Kieselsäure-Reaktion)-Schäden an Verkehrs- und Ingenieurbauwerken analysiert und die Entwicklung des Schadensverlaufs und der Sanierungsmaßnahme bestimmt wird, entwickelt werden. Dazu ist ein valides Messverfahren und -system zur Erfassung und Analyse bauwerks- und sanierungspezifischer Parameter zu entwickeln. Die technischen Entwicklungsziele innerhalb des FuE-Projektes beinhalten einen hohen Innovationsgrad und ein hohes technisches Risiko.

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RheoStruc3D Lab

Ziel ist der Aufbau einer Geräteinfrastruktur („RheoStruc3D Lab“) für die integrale Charakterisierung der rheologischen Eigenschaften und der Mikrostruktur von Werkstoffen während der Verarbeitung bei der additiven Fertigung (3D Drucken) im Bauwesen.

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Industrieller 3D-Betondruck durch selektive Zementaktivierung - Verfahren, Material, Anwendungen

Aufgrund der vielversprechenden Ergebnisse des DFG Vorgängerprojekts 'Additive Fertigung frei geformter Betonbauteile durch selektives Binden mit calciumsilikatbasierten Zementen' (GE 1973/19 und WI 2879/4) im Rahmen des SPP1542 'Leicht Bauen mit Beton' ist es das Ziel des Transferprojektes, das selektiv bindende 3D-Druckverfahren 'selektive Zementaktivierung' aus dem Stadium der Grundlagenforschung in ein für die Bauindustrie anwendbares Prototypenstadium zu überführen und mit dieser Technik erstmalig Bauteile aus Beton mit relevanten Festigkeiten und Größen für den Bau fertigen zu können.

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SPP 2005 - Opus Fluidum Futurum - Rheologie reaktiver, multiskaliger, mehrphasiger Baustoffsysteme

Die wissenschaftliche Zielsetzung des SPP 2005 besteht darin, die wissenschaftlichen Grundlagen für eine Rheologie-basierte Gestaltung von Bauprozessen sowie für die Entwicklung neuer, nachhaltiger Baustoffe und bahnbrechender Verarbeitungstechnologien zu schaffen.

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SPP 2020 - Zyklische Schädigungsprozesse in Hochleistungsbetonen im Experimental-Virtual-Lab

Moderne Hochleistungsbetone ermöglichen immer leichtere, filigranere und ressourcenschonendere Bauwerke, die jedoch aufgrund ihres reduzierten Eigengewichts schwingungsanfälliger sind. Bauwerke und Bauteile wie weitgespannte Brücken des Hochgeschwindigkeitszugverkehrs, Windenergieanlagen oder Maschinenfundamente sind zudem typischerweise sehr großen veränderlichen Beanspruchungen und sehr hohen Lastwechselzahlen ausgesetzt. Das Ermüdungsverhalten des Hochleistungsbetons ist für die Auslegung und Realisierung solcher Betonanwendungen entscheidend. Durch die derzeit noch bestehenden Wissenslücken hinsichtlich der Entstehung und Fortpflanzung von Ermüdungsschädigung in Hochleistungsbetonen wird der effektive Einsatz moderner Hochleistungsbetone behindert.

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Entwicklung einer robotergestützten Spritztechnologie zur schalungslosen generativen Fertigung komplexer Betonbauteile

Während in der industriellen Fertigung bereits das Thema „Industrie 4.0 – Mensch-Roboter-Kooperation“ diskutiert wird, ist das Bauwesen noch nicht einmal in der Industrie 3.0 angelangt. Zwar hat die Digitalisierung in Form von Entwurfs-, Berechnungs- und Simulationsprogrammen bereits Einzug in das Planungswesen erhalten. Das Bauen an sich hat sich allerdings nicht wesentlich geändert. 

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Entwicklung von Produkt- und Verfahrensinnovationen für die Verbesserung der Pumpbarkeit von Beton auf Basis der elektromagnetischen Pulsation

Das Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines innovativen Betonpumpverfahrens mit erhöhter Leistungsfähigkeit und Effizienz zum Erzielen größerer Pumphöhen bei niedrigerem Pumpendruck und somit geringerem Energieverbrauch. Dafür ist eine neue, innovative Verfahrenstechnik zur modellunterstützten und sensorbasierten Steuerung des Pumpprozesses sowie ein System zur Beeinflussung des Betonfließverhaltens im Rohr während des Pumpprozesses auf der Grundlage elektromagnetischer Pulsation zu entwickeln.

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Entwicklung eines hoch säurebeständigen Silikatmörtelsystems mit rissüberbrückenden Eigenschaften sowie Untersuchung der Materialeigenschaften

Im Projekt sollen material- und verfahrenstechnische Innovationen geschaffen werden, mit denen die Instandsetzung von Beton- und Stahlbetonbauteilen bei starkem chemischem Angriff (Biogasanlagen und Abwasserbauwerke) deutlich wirtschaftlicher und effizienter als mit heute üblichen Methoden erfolgen kann. Beabsichtigt ist die Entwicklung eines Verbundwerkstoffs (Mörtelsystem), bestehend aus einem alkalisch aktivierten und faserbewehrten Mörtel und einer stahlfreien Bewehrung (z.B. Glasfasergewebe).

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Graduiertenkolleg 2075 - Modelle für die Beschreibung der Zustandsänderung bei Alterung von Baustoffen und Tragwerken

Bauwerke werden zweckgebunden für eine vorgesehene Nutzungsdauer entworfen und für planmäßige Einwirkungen nachgewiesen. Das Nachweiskonzept setzt in der Regel den Idealzustand des Bauwerks bei der Erstellung als für die gesamte Nutzungsdauer gegeben voraus. Tatsächlich ändern sich der Zustand der Baustoffe und damit die Eigenschaften des Bauwerks im Laufe der Nutzungsdauer, sodass dessen Zuverlässigkeit und Qualität mit der Zeit abnehmen und die Trag- und Gebrauchssicherheit beeinträchtigt sein kann. Der Prozess der „Zustandsänderung“ von Baustoffen und Tragwerken kann je nach Art des Baustoffes und der Einwirkung chemische oder physikalische Ursachen haben und findet auf unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Skalen statt.

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