Neue Wege in der additiven Fertigung - Cemex DE

Neue Wege in der additiven Fertigung

Neue Wege in der additiven Fertigung

Wie lässt sich das Eindringverhalten von Zementleimen für den 3D-Druck exakt berechnen und welche Chancen bieten selektiv bindende Verfahren? Dieser Frage spürte Dr. Daniel Weger in seiner Promotion nach und erhielt dafür den CEMEX Förderpreis Beton Central Europe 2020.

Der Beton-3D-Druck scheint viele Antworten auf aktuelle Probleme parat zu haben: Die Technologie schont Umwelt und Ressourcen und kommt mit weniger Fachkräften aus als konventionelle Bautechniken. Besonders verbreitet ist momentan die Beton-Extrusion. Dabei bringt eine Düse einen Frischbetonstrang über dem nächsten auf. Der Nachteil: Überhänge, ein Fenstersturz oder filigrane Details müssen bislang extra abgestützt werden.

Hier setzt die „Selective Paste Intrusion“ an, kurz: SPI. Zementleim verbindet dabei dünne Schichten von Gesteinskörnung. „Wegen seiner hohen Festigkeit und Dauerhaftigkeit im Vergleich mit anderen selektiv bindenden Verfahren eignet sich die SPI auch zur Herstellung von Außenbauteilen. Es ist also ein sehr robustes Verfahren mit einer höheren Komplexität als die Beton-Extrusion“, erläutert Dr. Daniel Weger. Er hat die SPI in seiner Promotion an der Technischen Universität München (TUM) mitentwickelt. Für seine Arbeit erhielt er den CEMEX Förderpreis Beton Central Europe 2020.

Daniel Weger erforschte vor allem die Rheologie, also die Fließfähigkeit des Zementleims. Dieser darf weder zu zäh noch zu flüssig sein, um die Schichten zu verbinden. „Ich habe mehrere Berechnungsmodelle dazu entwickelt, wie weit der Tropfen in das Partikelbett eindringt“, erläutert der Bauingenieur. „Anhand dieser Parameter kann ich vorher entscheiden, wie hoch die Schichten werden dürfen.“

In seiner Promotion untersuchte Dr. Daniel Weger die Selective Paste Intrusion (SPI) als Variante des Beton-3D-Drucks. Hier die Herstellung eines mit inneren Streben ausgesteiften Rohres. Foto: © D. Weger, D. Talke, D. Lowe, K. Henke  Film gefördert durch: ITSZ-Medienzentrum Technische Universität München; 2017
In seiner Promotion untersuchte Dr. Daniel Weger die Selective Paste Intrusion (SPI) als Variante des Beton-3D-Drucks. Hier die Herstellung eines mit inneren Streben ausgesteiften Rohres. Foto: © D. Weger, D. Talke, D. Lowe, K. Henke Film gefördert durch: ITSZ-Medienzentrum Technische Universität München; 2017
Das Verfahren kommt bislang vor allem für Betonfertigteile zum Einsatz. Foto: © Carla Matthäus
Das Verfahren kommt bislang vor allem für Betonfertigteile zum Einsatz. Foto: © Carla Matthäus
Im Gegensatz zu anderen Methoden eignet sich die SPI auch für filigrane Formen. Foto: © Daniel Weger
Im Gegensatz zu anderen Methoden eignet sich die SPI auch für filigrane Formen. Foto: © Daniel Weger
Dr. Daniel Weger erhielt den CEMEX Förderpreis Beton 2020. Foto: © Erik-Jan Ouwerkerk
Dr. Daniel Weger erhielt den CEMEX Förderpreis Beton 2020. Foto: © Erik-Jan Ouwerkerk

Wir haben den Förderpreis Beton ins Leben gerufen und als einen wichtigen Baustein unserer Unternehmensführung gepflegt, um kluge Köpfe aus Wissenschaft und Industrie zu fördern. Denn gerade heute, wo sich unsere Industrie den vielfältigen Herausforderungen unserer Zeit stellen muss, brauchen wir noch mehr die Unterstützung der wissenschaftlichen Elite von morgen.

Rüdiger Kuhn
Vorstandsvorsitzender der CEMEX Deutschland AG

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