20. März 2025

Dünne Schalentragwerke stellen hohe Anforderungen an Geometrie, Statik und Material. Die aufwendige Herstellung ließ sie lange in den Hintergrund treten – doch mit digitalen Entwurfs- und Fertigungsmethoden rückt diese Bauweise wieder in den Fokus. Im Sonderforschungsbereich Transregio 277 Additive Manufacturing in Construction (AMC) entwickelten Studierende und Lehrende der TU Braunschweig, TU Delft und TU München einen neuen, computerbasierten Planungs- und Fertigungsprozess für eine Betonschalenbrücke. 

Der im Maßstab 1:1 gebaute Demonstrator vereint zwei digitale Betonbautechnologien: KnitCrete, bei der eine CNC-gestrickte, verlorene Schalung hergestellt wird, und das Shotcrete 3D Printing (SC3DP), ein robotergestütztes Spritzbetonverfahren. Der gesamte Fertigungsprozess ist digital gesteuert – von der Formfindung über die robotische Faserverstärkung bis zur CNC-basierten Nachbearbeitung und der Qualitätsprüfung. So sollen die Nachteile herkömmlicher Schalenkonstruktionen wie hoher Materialabfall, gesteigerte Arbeitskosten und Korrosion vermieden werden. 

Die Textilschalung wurde vorab an der TU Delft mittels einer CNC-Strickmaschine gefertigt. Im Digital Building Fabrication Laboratory (DBFL) des Instituts für Tragwerksentwurf (ITE) der TU Braunschweig wurde die Textilschalung durch biegeaktive Bewehrungsstäbe aufgespannt. 3D-Scanner bestimmten daraufhin die exakte Geometrie der Struktur. Auf der Grundlage dieser Datenerfassung wurden die Roboterbahnen für alle weiteren Schritte generiert.  

Die Schalung wurde mithilfe des SC3DP-Verfahrens mit einer wenige Millimeter dicken Schicht Leichtzementpaste stabilisiert. Darauf ließ sich die Endlosglasfaserbewehrung robotisch anbringen, bevor wiederum durch das SC3DP-Verfahren die tragende Schicht aus Feinkornbeton aufgespritzt wurde. 

Das Projekt zeigt: Additive Fertigungstechniken haben das Potenzial, Schalungsmasse und manuelle Arbeit einzusparen. Der Brückendemonstrator wurde bereits im Forschungszentrum Garching der TU München und an der TU Braunschweig ausgestellt. 

Dieser Text basiert auf einem redaktionellen Beitrag von BauNetz Wissen.