Robot-assisted Manufacturing Technology for 3D Non-metallic Reinforcement Structures in the Construction Applications

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Abstract

Von allen Industriesektoren ist die Bauindustrie für etwa 37 % der Kohlendioxidemissionen (CO2) verantwortlich. Dies umfasst den gesamten Lebenszyklus von Gebäuden, von der Bauphase über die Nutzungsdauer bis zur Entsorgung der Bauteile. Die Hauptquelle für den Ausstoß von klimaschädlichen Treibhausgasen wie CO2 ist mit einem Anteil von 9 % an den weltweiten Emissionen die Herstellung von Normalzement als Hauptbindemittel für Beton. Der Einsatz innovativer Ansätze, wie z. B. imprägnierte Kohlenstoffgarne als nicht korrosive, in Beton eingebettete Bewehrung, hat das Potenzial, die beim Bau benötigte Betonmenge drastisch zu reduzieren, da keine übermäßige Betonüberdeckung zum Schutz vor Korrosion wie bei der Stahlbewehrung erforderlich ist. Gleichzeitig werden durch diesen Ansatz die architektonischen Gestaltungsmöglichkeiten erweitert. Erreicht wird dies vor allem durch den Einsatz neuartiger robotergestützter Fertigungstechnologien, die ein schnittfreies direktes Einbringen der Bewehrung ermöglichen. Dieser innovative technologische Ansatz zur Herstellung von biologisch inspirierten 2D- und 3D-Textilien, einschließlich nicht-metallischer Strukturen für textilbewehrte Betonbauteile, wird eine automatisierbare Bauweise fördern, die die Treibhausgasemissionen reduziert. Darüber hinaus ermöglicht das hergestellte imprägnierte Garn die Herstellung belastungsangepasster und gradueller nicht-metallischer Verstärkungsbauteile. Neuartige und verbesserte Konstruktionsstrategien mit innovativen Verstärkungsmustern ermöglichen es, das volle mechanische Potenzial von TRC zu nutzen. Die Entwicklung einer robotergestützten Fertigungstechnologie ist über den Stand der Technik hinausgegangen, um räumlich verzweigte, biologisch inspirierte nicht-metallische 3D-Verstärkungsstrukturen zu realisieren. Zur Umsetzung dieses anspruchsvollen Ansatzes zur Herstellung frei geformter nicht-metallischer 3D-Verstärkungsstrukturen ist eine kombinierte robotergestützte Fertigungstechnologie erforderlich, die auf dem entwickelten flexiblen 3D-Fadenführungs- und Imprägnierungsmodul und einem 3D-Garnxierungsmodul basiert. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über den Entwicklungsprozess des innovativen technologischen Konzepts.
Titel in Übersetzung
Robotergestützte Fertigungstechnologie für nicht-metallische 3D-Bewehrungsstrukturen in der Bauindustrie

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer2748
Fachzeitschrift Buildings : open access journal
Jahrgang13
Ausgabenummer11
PublikationsstatusVeröffentlicht - 31 Okt. 2023
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

Scopus 85178364821
ORCID /0000-0002-8256-1455/work/158305887
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ORCID /0000-0003-3849-3798/work/158306435

Schlagworte

Ziele für nachhaltige Entwicklung