Robert Schmid (2024): coebro[façade]. Filigrane, vorgespannte Fassadenpaneele aus 3D-gedrucktem Beton, 1. Gutachter: Stefan Peters, 2. Gutachter: Viktor Mechtcherine
Die neuartigen Möglichkeiten der digitalen Fertigung im Betonbau sollen so eingesetzt werden, dass sie einen positiven Beitrag zur Ressourcenschonung und Emissionsvermeidung im Bauwesen leisten. Eine Steigerung der Leistungsfähigkeit der 3D-gedruckten Bauteile kann das Anwendungsspektrum in der Baupraxis erweitern. Für hinterlüftete Betonfassaden werden traditionell großformatige, massive Platten eingesetzt, deren Dicke durch die erforderliche Betondeckung zum Korrosionsschutz der Bewehrung bestimmt wird. Durch alternative Herstellungsverfahren wie den 3D-Druck mit Beton können große Materialeinsparungen erzielt werden. Aufgrund der prozessbedingten freien Formgebung eignet sich dieser für Oberflächengestaltungen (Reliefs, Wölbungen) und strukturelle Verstärkungen im Fassadenbereich besonders.
Neben dem grundsätzlichen Bestreben einer Minimierung des Betonverbrauchs fließen konstruktive, fertigungstechnische und gestalterische Aspekte in die Formfindung eines Fassadenpaneels ein. Das Tragverhalten des entwickelten Paneels, das den vertikalen Abstand zwischen zwei Geschoßdecken frei überspannt, lässt sich durch ein Quer- und Längssystem charakterisieren. Der Lastabtrag in Querrichtung erfolgt durch die Paneelfläche selbst, während sich für den Lastabtrag in Längsrichtung zwei zusätzliche Rippen auf der Rückseite befinden. Um die Anforderungen an Tragfähigkeit und Gebrauchstauglichkeit zu erfüllen, wurden verschiedene Verstärkungsstrategien der Print-, Bewehrungs- und Vorspanntechniken entwickelt und miteinander kombiniert. Die Ergebnisse der Fertigungstests, mechanischen Prüfungen und numerischen Untersuchungen wurden in der Anwendungsentwicklung berücksichtigt. Neben dem Fassadenpaneel selbst wurden Montagetechniken analysiert. Ein finaler Bauteilversuch im Maßstab 1:1 diente der Validierung der Anwendungsentwicklung, lieferte Erkenntnisse über das Erfüllen der Traganforderungen und verdeutlichte das Potenzial filigraner, vorgespannter Fassadenpaneele aus 3D-gedrucktem Beton.
