SLAB NET ZERO - Additive In Situ Fertigung von Kappendecken

Im Rahmen von SLAB NET ZERO schließen sich Experten aus der Industrie mit Professuren der TUM aus den Disziplinen Digitaler Fertigung, Strukturelles Design, Klimadesign, und Architektur zusammen, um im Neubausektor einen entscheidenden Beitrag zum CO2-neutralen Bauen zu leisten und Beton drastisch zu reduzieren: durch die in situ Additive Fertigung von Kappendecken mithilfe mobiler Roboter. Vor allem im Nichtwohnungsbau (derzeit ca. 50 % des Neubauvolumens in Deutschland) herrschen hohe Anforderungen an die Geschossdecke durch große Spannweiten und intensiver Gebäudetechnik, wofür meist Flachdecken aus Beton mit einer Dicke von 25-30cm zum Einsatz kommen. SLAB ZERO kombiniert die gute Druckfestigkeit von mineralischen Werkstoffen mit der geometrischen Freiheit der Additiven Fertigung, um neue innovative Lösungen für den 3D-Druck von ressourceneffizienten und funktionsintegrierten Deckensystemen direkt auf Baustellen zu erforschen. Dies resultiert im Wesentlichen aus einer strukturell optimierten Gewölbeform, die den Betonanteil substantiell minimiert. Durch den Entfall der Stahlbewehrung werden die CO2 Emissionen zusätzlich reduziert, und außerdem erlaubt die Ausformulierung der Kappen das Bauen mit einem mobilen 3D-Druck-System ohne Schalung. Zusätzlich wird der bisherige Aufbau einer bewehrten Betondecke mit abgehängter Decke für die Gebäudetechnik umgekehrt: Die massive Schicht in Form einer gedruckten Kappendecke schließt direkt an den Raum an und sorgt über ihre Speichermasse und Möglichkeiten der Bauteilaktivierung für eine angenehme Aufenthaltsqualität. Die neuen Ansätze und Methoden werden experimentell anhand der Fertigung von Prototypen und Prüfkörper validiert. Ziel ist es, in diesem Projekt diese neue Verfahrenslösung hinsichtlich ihrer Praxistauglichkeit zu erproben und hinsichtlich der Fragen zu bewerten, wie die Technologie der Additiven Fertigung die Art und Weise wie wir Gebäude planen und bauen grundlegend ressourceneffizienter machen kann.

Forschungsteam:
Frederic Chovghi, Prof. Dr. Pierluigi D’Acunto, Professur für Structural Design, School of Engineering & Design, Technische Universität München
David Richter, Gido Dielemans, Prof. Dr. Kathrin Dörfler, Professur für Digital Fabrication, School of Engineering & Design, Technische Universität München
Benedikt Grimm, Dr. Thomas Kränkel, Centrum Baustoffe und Materialprüfung, Technische Universität München
Julian Möhring, Tilmann Jarmer, Prof. Florian Nagler, Lehrstuhl für Entwerfen und Konstruieren, School of Engineering and Design, Technische Universität München
Ahmad Nouman, David Briels, Prof. Thomas Auer, Lehrstuhl für Gebäudetechnologie und klimagerechtes Bauen, School of Engineering and Design, Technische Univeristät München

Industriepartner:
Andreas Haertl, Christ Dieter, David Abele, Abele Ingenieure
Achim Frank, Christian Braig, Fabian Meyer-Brötz, PERI GmbH

Förderprogramm:
Zukunft Bau Forschungsförderung, Förderkennzeichen 10.08.18.7-22.21

Laufzeit:
10.2022 – 03.2025

Zugehörige Publikationen:
Chovghi, Frederic; Richter, David; Dörfler, Kathrin; D'Acunto, Pierluigi: Reconsidering the historical cap ceiling: layerwise form-finding of self-supporting vaulted structures for in situ 3D printing. Proceedings of the IASS 2024 Symposium, 2024 more…