Additive Herstellung von großen Faser-Komposit-Elementen für das Bauwesen (AddFiberFab)

Landesstiftung Baden-Württemberg

01.06.2017 – 31.05.2019

Im Kontext der sich beschleunigenden Expansion im Bausektor auf nationaler und internationaler Ebene konzentriert sich diese Forschung auf additive Herstellungsprozesse für hochleistungsfähige leichte Konstruktionen. Das Hauptgebiet der Untersuchung ist die Nutzung  von anisoropischen Faserkompositmaterialien in additiven Herstellungsprozessen im Bauwesen, das signifikante Material- und Ressourceneinsparungen verspricht.

Im Bauwesen angewandt, erlauben additive Herstellungsmethoden die Produktion von Komponenten mit individuell angepasster Geometrie ohne ökonomische Nachteile.Das Ergebnis ist die Möglichkeit, maßgeschneiderte Tragwerke zu konstruieren, in welchen Materialien mit höchster konstruktiver und architektonischer Effektivität eingesetzt werden. Die Nutzung von anisotropischen Faserkomposit-Materialien in additiven Produktionsprozessen ist auch besonders effizient durch die lokale Anpassung der Faserorientierung und Dichte entsprechend des Kräfteverlaufs. 

Ein unverkennbares Merkmal der untersuchten Wickeltechniken ist die Beseitigung der Wickelspule oder der Wickel-Hilfskonstruktion. Diese Verbesserung im Wickelprozess wird durch die Nutzung digitaler Simulationstechniken zur Bestimmung der reziproken Deformation der frei spannenden Fasern möglich gemacht, speziell dafür geeignet, geometrisch höchst komplexe Komponenten mit örtlich angepassten Materialeigenschaften zu schaffen. 

Das Ziel des Forschungsprojekts 'Additive Herstellungsmethoden für Kompositkonstruktionen im Bauwesen' ist es, das Potential der additiven Herstellung von Faserkomponenten voranzutreiben, vom Entwicklungsstand Prototyp zu einem robusten, schnellen und hochautomatisierten Industrieprozess, in dem die angeschlossene Planungs- und Simulationsmethoden zu einer effizienten Anwendung in der Architektur beitragen.

Institut für computerbasiertes Entwerfen und Baufertigung (ICD), Universität Stuttgart
Prof. Achim Menges, Serban Bodea

Institut für Tragkonstruktionen und Konstruktives Entwerfen (ITKE), Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Jan Knippers, M.Sc. Valentin Koslowski, M.Sc. Bas Rongen

Institut für Textiltechnik, Faserbasierte Werkstoffe und Textilmaschinenbau (ITFT), Universität Stuttgart
Prof. Dr.-Ing. Götz T. Gresser

SGL CARBON GmbH, Jochen Gast
Hexion Stuttgart GmbH, Johannes Meunier
Kuka Roboter GmbH, Frank Zimmermann
Landesagentur für Leichtbau Baden Württemberg, Dr. Wolfgang Seeliger
Allianz für Faserbasierte Werkstoffe (AFBW), Ulrike Möller
Institut für Textil- und Verfahrenstechnik Denkendorf (ITV), Prof. Dr-Ing. Markus Milwich Institut für Flugzeugbau (IFB) Universität Stuttgart, Prof. Dr.-Ing. Peter Middendorf