Das Leichtbaupotenzial doppelt gekrümmter Freiformtragwerke bleibt in der Praxis oft ungenutzt, da konventionelle Fertigungsmethoden zu teuer und aufwendig sind. Das Bauwesen wird daher von materialintensiven Standardlösungen dominiert, die zulasten der gestalterischen Freiheit gehen.Das Projekt AMiCo überwinden diesen Konflikt durch einen neuartigen hybriden Ansatz: Die Kombination aus industriellen Standardstäben und additiv gefertigten Verbindungsknoten soll eine wirtschaftliche und ressourceneffiziente Umsetzung hochkomplexer Architektur ermöglichen.

Die Entwicklung dieser Projektreihe basiert auf dem System „ParaKnot3D“. Das Projekt AMiCo übernimmt dabei die informationstechnische und theoretische Grundlagenarbeit. Seine Aufgabe liegt in der mathematischen Beschreibung und der automatisierten Erstellung dreidimensionaler, druckfähiger Konstruktionsdaten (siehe Abb. 7 und 8). Der darauf aufbauende InNoFa-Demonstrator, der im Rahmen von Saxony5 weitergeführt wurde, wandelte diese Theorie in die bautechnische Praxis und Professionalisierung über. Im Rahmen von InNoFa wurde der lückenlose digitale Workflow auf ein reales, großformatiges Nutzungsszenario angewendet, bei dem ein polymorpher Fassadenausschnitt entworfen und umgesetzt wurde (siehe Abb. Abb. 1 und 2).

Die zugrundeliegende Methodik konzentriert die gesamte geometrische Komplexität des Tragwerks lokal auf die im 3D-Druck hergestellten Knotenverbindungen (siehe  Abb. 3 und 4), wodurch die Standardstäbe trotz amorpher Gesamtform alle die gleiche Länge behalten. Um diese Technologie marktreif zu machen, wurde sie im Projekt „GrobKorn” mit der Überführung von InNoFa auf InNoFa 2.0 entscheidend weiterentwickelt. Die bisherige, kostenintensive SLM-Technologie (Selective Laser Melting) für Aluminium wurde durch das neu entwickelte „GrobKorn“-Verfahren in Kooperation mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida ersetzt. Anstelle von feinem Pulver wird grobes Stahl-Granulat mit hoher Laserleistung selektiv zusammengeschweißt. Dies verkürzt die Druckzeit um ein Vielfaches und senkt die Materialkosten drastisch, was das Verfahren für makroskopische Bauteile nutzbar macht. Als Ergebnis dieser Reihe entstand eine praxistaugliche digitale Prozesskette, deren Leistungsfähigkeit durch den öffentlich an der HTWK Leipzig ausgestellten Demonstrator bewiesen wird.

Keywords: Additive Fertigung, 3D-Druck, GrobKorn-Verfahren, hybride Tragstrukturen, Ressourceneffizienz

Projektleitung

• Prof. Dr.-Ing. Alexander Stahr

Projektmanagement

• Martin Dembski, M.Sc.

Bearbeitung

• Max Höhne, M.A.
• Theodor Reinhardt, B.A.
• Fabian Eidner, B.A.

Kooperationspartner

• Laserinstitut Hochschule Mittweida

Fördermittelgeber
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Projektträger
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Projektlaufzeit
03|2020 - 03|2023

Förderkennzeichen
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Fördersumme
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