Prof. Dr.-Ing. habil. Sandra Gelbrich Technische Universität Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Prof. Dr.-Ing. habil. Prof. h. c. Dr. h. c. Prof. Lothar Kroll Technische Universität Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Dipl.-Ing. Marco Lindner Technische Universität Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Dipl.-Ing. Henrik Funke Technische Universität Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
Ronny Scharf; Hilfswissenschaftler; Technische Universität Chemnitz, Professur Strukturleichtbau und Kunststoffverarbeitung
The aim of this project is the fundamental investigation of interactions between process and material parameters of a continuous precision manufacturing process with integrated non-contact measurement for quality and process control. The manufacturing line permits the production of double-curved modular elements, which consist of thin-walled fibre-reinforced concrete with ribbed support structure and integrated anchoring elements that are aligned with the directions of forces. Research findings of the applicants in recent years resulted in the new lightweight design of the highly resilient free-form structural components (Figure 1). They are produced with the help of combined concrete injection and extrusion technologies in a robot-assisted manufacturing process that includes an integrated optical measuring system. In particular, the robot-assisted process steps have to be refined in order to generate scalable fair faced concrete elements. The new manufacturing complex for precision manufacturing of the modular elements will be upgraded by interfaces for data management and the envisaged cyber-physical systems. The parameter dependent compatibility of the individual sub-processes is investigated by the determination of characteristic process and material values and their interactions. These relationships are input factors for the creation of a complete digital representation. Methods of Artificial Intelligence and “Gene Expression Programming with Free Coefficients” (GEP-FC) are used to model the complex interactions. Based on these investigations, the manifold feedback effects between structural features and processing parameters can be acquired for a better understanding of the system. Thus, a fundamental basis for fast precision constructions in the future is established by an intelligent connection of CAD, robots, mechanical equipment, electronic measuring, control and regulating technology. A convenient implementation can be achieved by digital mapping of the entire process from first draft to final product. Additionally, the emission and cost affecting factors of the process, like material and energy demand, are evaluated in order to estimate the sustainability of the products. The proposed modular system follows the principle “individuality on a large scale, similarity on a small scale” by the use of process-specific and scalable modules as a base for individual major structures. Within the research production line, scalable fair faced concrete elements are produced with targeted production times up to 15 min, element sizes of 2.5 m x 1 m, element masses up to 200 kg and tolerances in the millimetre range as goal criteria.
[22] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Anisotropic properties of additively manufactured concrete elements
Applied Research; Article DOI: 10.1002/appl.202300035; https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/appl.202300035
[21] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S. Maennel, M., Berger, M.
Tool developments for additive manufacturing processes with anchor for the modern flow production
Ernst & Sohn GmbH.; https://doi.org/10.1002/cepa.2823; wileyonlinelibrary.com/journal/cepa
[20] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Additive Fertigungstechnologie für die kontinuierliche Herstellung von Präzisionsbetonelementen
21. Ibausil Internationale Baustofftagung; Vortrag am 13.09.2023; Weimar.
[19] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Werkzeugentwicklung für additive Fertigungsprozesse zur Herstellung von dünnwandigen faserverstärkten Betonelementen
21. Ibausil Internationale Baustofftagung; Vortrag am 13.09.2023; Weimar.
[18] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Continuous production of thin-walled, fiber-reinforced precision concrete elements for free-form modular contruction
CPI - Concrete Plant International; ISSN 1437-9023; Seiten 30 - 31.
[17] Lindner, M., Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen
BWI- BetonWerk International 4 /2023; Seiten 32 – 33.
[16] Lindner, M, Gliniorz, R., Funke, H., Gelbrich, S.
Additive Fertigungstechnologie mit kombinierten Spritz- und Extrusionsverfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Präzisionsbetonelementen
21. Ibausil Internationale Baustofftagung; Vortrag am 13.09.2023; Weimar.
[15] Lindner, M.; Mandel, K.; Gelbrich, S.; Funke, H.; Kroll, L.
Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen
BetonWerk International Nr. 4, 2023, S. 32-33.
[14] Lindner, M.; Gliniorz, R.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.
Werkzeugentwicklung für robotergestütze Fließfertigungsprozesse zur Herstellung von dünnwandigen faserverstärkten Betonelementen
DGM 3. Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung
Datum / Ort: 11. 13. Mai / Dresden & Online
[13] Lindner, M.; Gliniorz, R.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.
Additiv gefertigte Betonfertigteilelemente mit faserbasierter Bewehrung
DGM 23. Symposium Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde
Datum / Ort: 20. 22. Juli / Leoben & Online
[12] Lindner, M.; Gliniorz, R.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.
Additiv gefertigte Leichtbaustrukturen mit Beton und Faserbewehrung
17. Chemnitzer Textiltechnik Tagung (CTT)
Datum / Ort: 28. 29. September / Online
[11] Lindner, M.; Gliniorz, R.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.
Tite1:Tool development for robot assisted flow production processes for the fabrication of thin walled fibre reinforced concrete elements
Titel 2: Combined additive manufacturing technology for continuous production of precision concrete elements for modular construction
14. fib phd Symposium (2 Vorträge)
Datum / Ort: 05. 07. September / Rom
[10] Lindner, M.; Gliniorz, R.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.
Additiv gefertigte Betonelemente mit faserbasierter Bewehrung
MSE Materials Science and Engineering
Datum / Ort: 27. - 29 . September / Darmstadt & Online
[9] Vanselow, K.; Lindner,M.; Gliniorz,R.; Gelbrich, S.
Innovative technology of additive manufacturing of textile concrete for lightweight structures
Aachen-Dresden-Denkendorf International Textile Conference 2021.
[8] Abstoß, M.; Rudolph, E.; Funke, H.: Gelbrich,S.
Extrusion komplex geformter Geometrien aus überfräsbarem Beton zur Herstellung von Gießharzformen für Betonfertigelemente
BetonWerk International, Ausgabe 4 2021, S. 142-150, ISSN 14397706, www.cpi-worldwide.com/de/flips/2021/4
[7] Rudolph, E.; Schönfelder, D.; Lindner, M.; Gliniorz, R.; Funke, H.; Gelbrich, S.
Effiziente Herstellung leichtbaugerechte Betonfertigteile durch Verfahrenskombination aus additiver Betonextrusion und konventioneller Betonfertigung
66. BetonTage 2022; registered and accepted.
[6] Abstoß, M.; Rudolph, E.; Funke, H.; Gelbrich, S.
3D printing and milling of complex concrete elements for the production of casting resin molds
CPT Woldwide, Nr.: 2, 2021, S.14-20, ISSN 2629-1592.
[5] Mandel, K.; Lindner, M.; Funke, H.; Gelbrich, S.
Bewehrungsintegration mit Positionierhilfen aus hochgefüllten Mineral-Kunststoff-Verbunden
BWI BetonWerk International; Nr. 3, 2021, S. 24-29, ISSN 1439-7706.
[4] Lindner, M.; Vanselow, K.; Gliniorz, R.; Gelbrich, S.
Additiv gefertigte Leichtbaustrukturen mit Beton und Faserbewehrung
Fachtagung Werkstoffe und Additive Fertigung, https://additive-fertigung-2020.dgm.de/home/; Online 2020.
[3] DE102019133755A1
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines faser- und/oder textilbewehrten mineralischen Bauteils
Gelbrich, S.; Lindner, M.; Wagler, R.; Gliniorz, R.; Vanselow, K.
[2] Lindner, M.; Scharf-Wildenhain, R.; Gliniorz, R.; Funke, H.; Gelbrich, S.; Kroll, L.; Vanselow, K.
Kalibrierverfahren für konstante Materialstränge bei robotergestützer Betonextrusion
Beton- und Stahl-betonbau 116, Sonderheft Schneller bauen S2, September 2021, S. 42–47.
(https://doi.org/10.1002/best.202100051)
[1] Lindner, M.; Mandel, K.; Gelbrich, S.; Funke, H.; Kroll, L.:
Kontinuierliche Fertigung von dünnwandigen faserverstärkten Präzisions-Betonelementen für freigeformte Modulbauweisen (KoBeMo).
In: BetonWerk International Nr. 1, 2021, S. 28-29, ISSN 1437-9023.
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Last update: Jan 30, 2024
