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TP Garrecht/Sawodny/Sobek

Effiziente automatisierte Herstellung multifunktionaler gradierter Bauteile mit mineralisierten Hohlkörpern

 


Dieses Projekt ist die Fortführung des Projektes Optimalstrukturen aus funktional gradierten Betonbauteilen – Entwurf, Berechnung und automatisierte Herstellung aus Förderphase 1.

Aufbauend auf den Entwicklungen und Ergebnissen der ersten Förderphase liegt das Ziel des Forschungsvorhabens in der Optimierung der Prozesskette bei der Herstellung multifunktionaler Bauteile aus Beton. In einer interdisziplinären Kooperation der Institute für Werkstoffe im Bauwesen, für Leichtbau Entwerfen und Konstruieren sowie für Systemdynamik wird hierzu gezielt an der Erweiterung des funktionalen Gradierungsspektrums von Betonbauteilen geforscht. Neben der konsequenten Weiterentwicklung der automatisierten Prozesskette und Betontechnologie erfordert dies die Optimierung des Applikationsprozesses respektive der Prozessregelung. Die Erweiterung der Technologie um die Herstellung und automatisierte Einbringung von mineralisierten Hohlkörpern ermöglicht hierbei eine weitere Steigerung des möglichen Eigenschaftsspektrums. Hierzu gilt es Berechnungsmethoden für die innere Struktur- und Eigenschaftsoptimierung zu entwickeln, welche neben der Hohlkörpertechnologie, die Restriktionen aus dem Herstellungsverfahren berücksichtigt.

Kurzvorstellung

Projektleiter:

Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht
harald.garrecht@iwb.uni-stuttgart.de
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Prof. Dr.-Ing. habil. Oliver Sawodny
oliver.sawodny@isys.uni-stuttgart.de
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Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Werner Sobek
werner.sobek@ilek.uni-stuttgart.de
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Bearbeiter/in:

Dipl.-Ing. Mark Wörner
mark.woerner@isys.uni-stuttgart.de
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Benjamin Schuler
benjamin.schuler@isys.uni-stuttgart.de
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Daniel Schmeer
daniel.schmeer@ilek.uni-stuttgart.de
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Julian Pfinder
julian.pfinder@iwb.uni-stuttgart.de
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Dipl.-Ing. Sören Sippel (bis 10/2015)

Projektlaufzeit:

von 05/2015 bis 07/2017

Applikationssystem zur Herstellung funktional gradierter Betonbauteile

Veröffentlichungen

[1] Heinz, P.; Herrmann, M.; Sobek, W.: Herstellungsverfahren und Anwendungsbereiche für funktional gradierte Bauteile im Bauwesen. Abschlussbericht Forschungsinitiative Zukunft Bau (1/2011), Stuttgart: ILEK, 2011
[2] Herrmann, M.; Sobek, W.: Zur Gradientenbetontechnologie und deren Anwendung auf gewichtsreduzierte einachsige Bauteile. In: Deutscher Bautechnik-Tag 2013, Hamburg: Deutscher Beton- und Bautechnik-Verein E.V., 04.2013, S. 55–56
[3] Herrmann, M.; Haase, W.: Tragverhalten biege- und querkraftbeanspruchter Bauteile aus funktional gradiertem Beton. Beton- und Stahlbetonbau 108 (2013) 6, S. 382–394
[4] Herrmann, M.; Mittelstädt, J.; Wörner, M.; Sippel, S.; Sobek, W.; Sawodny, O.; Reinhardt, H.-W.: Precast components made from functionally graded concrete. Concrete Plant International (2013) 6, S. 44–49
[5] Herrmann, M.; Mittelstädt, J.; Wörner, M.; Sippel, S.; Sobek, W.; Sawodny, O.; Reinhardt, H.-W.: Optimalstrukturen aus funktional gradiertem Beton − Entwurf, Berechnung und automatisierte Herstellung. In: Breitenbücher, R.; Mark, P. (Hrsg.): Beiträge zur 1. DAfStb-Jahrestagung mit 54. Forschungskolloquium in Bochum, 07.−08.11.2013, Ruhr-Universität Bochum, 2013, S. 41−46
[6] Wörner, M.; Sawodny, O. : Automatisierter Prozess zur Herstellung funktional gradierter Betonbauteile. Erfindungsmeldung Az 0521.9-12/1019 (eingereicht 10/2013)
[7] Herrmann, M.: Weiterentwicklung der Gradientenbetontechnologie und deren Anwendung auf gewichtsreduzierte einachsige Bauteile, Dissertation. Universität Stuttgart, voraus. 2014
[8] Wörner, M.; Sawodny, O.: Hybrider Manipulator zur Herstellung funktional gradierter Betonbauteile. (Zur Veröffentlichung eingereicht bei at-Automatisierungstechnik im Mai 2014)
[9] Wolf, C.; Herrmann, M.; Haase, W.; Sobek, W.: Entwurf und Herstellung von Optimalstrukturen aus funktional gradiertem Beton. In: Scheerer, S.; Curbach, M. (Hrsg.): Leicht Bauen mit Beton – Forschung im Schwerpunktprogramm 1542, Förderphase 1, Dresden: Eigenverlag TU Dresden, 2014, S. 112−121 – http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-171424
[10] Sippel, T. S.; Reinhardt, H.-W.: Mischungsentwicklung für funktional gradierten Betonbau. In: Scheerer, S.; Curbach, M. (Hrsg.): Leicht Bauen mit Beton – Forschung im Schwerpunktprogramm 1542, Förderphase 1, Dresden: Eigenverlag Institut für Massivbau der TU Dresden, 2014, S. 162–167 – http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-171477
[11] Wörner, M.; Sawodny, O.: Automatisierte Herstellung funktional gradierter Betonbauteile. In: Scheerer, S.; Curbach, M. (Hrsg.): Leicht Bauen mit Beton – Forschung im Schwerpunktprogramm 1542, Förderphase 1, Dresden: Eigenverlag Institut für Massivbau der TU Dresden, 2014,  S. 168–175 – http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-171483
[12] Gericke, O.; Neuhäuser, S.; Mittelstädt, J.; Sobek, W.: Computational Evaluation of the Load-Bearing Behaviour of Segmented Shell Structures. In: KIVI (Hrsg.): Future Visions – Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2015, 17.–20.8.2015 in Amsterdam (the Netherlands), paper No. IASS2015-501512, 13 S., ISBN (Electronic): 978-90-5363-042-6, 08/2015 (published on USB stick)
[13] Herrmann, M.; Wolf, C.; Sobek, W.: Design and manufacturing of optimal structures made from functionally graded concrete functionally graded concrete. In: KIVI (Hrsg.): Future Visions – Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2015, 17.–20.8.2015 in Amsterdam (the Netherlands), paper No. IASS2015-500575, 11 S., ISBN (Electronic): 978-90-5363-042-6, 08/2015 (published on USB stick)
[14] Wörner, M.; Sippel, S.; Schmeer, D.; Garrecht, H.; Sobek, W.; Sawodny, O.: Automated Spraying of Functionally Graded Concrete Components - Analysis of the Process Parameters. In: KIVI (Hrsg.): Future Visions – Proceedings of the International Association for Shell and Spatial Structures (IASS) Symposium 2015, 17.–20.8.2015 in Amsterdam (the Netherlands), paper No. IASS2015-501665, 13 S., ISBN (Electronic): 978-90-5363-042-6, 08/2015 (published on USB stick)
[15]

Herrmann, M.; Sobek, W.: Gradientenbeton – Numerische Entwurfsmethoden und experimentelle Untersuchung gewichtsoptimierter Bauteile. Beton- und Stahlbetonbau 110 (2015) 10, S. 672–686 - DOI: 10.1002/best.201500035

[16] Schmeer, D.; Hermann, M.; Wörner, M.; Sippel; S.; Sawodny, O.; Garrecht, H.; Sobek, W.: Entwurf und automatisierte Herstellung von Bauteilen aus funktional gradiertem Beton. In: Garrecht, H.; Hofmann, J.; Sobek, W.; Novák, B. (Hrsg.): Beiträge zur 3. DAfStb-Jahrestagung mit 56. Forschungskolloquium am 11./12.11.2015 in Stuttgart, Institut für Werkstoffe im Bauwesen, Universität Stuttgart: Eigenverlag, 2015, S. 15–22
[17] Sippel; S.; Wörner, M.; Schmeer, D.; Sawodny, O.; Sobek, W.; Garrecht, H.: Dichteangepasste Betongemische für das Trockenspritzen von gradierten Bauteilen. In: Garrecht, H.; Hofmann, J.; Sobek, W.; Novák, B. (Hrsg.): Beiträge zur 3. DAfStb-Jahrestagung mit 56. Forschungskolloquium am 11./12.11.2015 in Stuttgart, Institut für Werkstoffe im Bauwesen, Universität Stuttgart: Eigenverlag, 2015, S. 137–143

Dissertationen

[1] Herrmann, M.: Gradientenbeton – Untersuchungen zur Gewichtsoptimierung einachsiger biege- und querkraft-beanspruchter Bauteile. Diss., ILEK, Universität Stuttgart, 2015
   

Studentische Arbeiten in Förderphase II