GDL
Generative Design Lab

3D-Druck für das Bauwesen

Im Generative Design Lab erforschen wir generative und additive Fertigungstechnologien für den Einsatz im Bauwesen. Die Schwerpunkte liegen in der Prozess- und Produktentwicklung. Zu den Forschungsfeldern zählen der 3D-Druck von Glas, Stahl, Keramik und Papier. Ergebnisse der Forschung sind maßgeschneiderte Knoten für Fassadensysteme, Freiformziegel für funktionalisiertes Mauerwerk, 3D-Papierstrukturen als akustische Absorber und komplexe, aber vollständig transparente Glaskonstruktionen.

Kreislaufwirtschaft durch gedrucktes Papier

Transparenz durch gedrucktes Glas

Komplexität durch gedruckte Ziegelsteine

Tragfähigkeit durch Stahldruck

Formfreiheit mit gedruckten Polymeren

Dr.-Ing. Philipp Rosendahl,
Nachwuchsgruppenleiter Additive Fertigung

3D-Druck und das Bauwesen: eine Technologie und eine Branche wie für einander geschaffen. Gegenüber subtraktiven oder formenden Herstellverfahren verlangt additive Fertigung geringe Investitionen, die vom mittelständisch geprägten Bauwesen leistbar sind. Produkte der Branche sind Einzelstücke, für jedes Bauwerk anders und häufig komplex.

Wir erforschen die additive Fertigung von keramischen Materialien wie Ton. Kernthema ist die Weiterentwicklung der vom ISM+D entworfenen Drucktechnologie, wobei Material mithilfe eines Industrieroboters extrutiert wird. Die Forschung widmet sich Prozessparametern, Gestaltungsprinzipien und Konstruktionsweisen für gedruckte Ziegelsteine. Konkrete Projekte umfassen die Entwicklung von 3D-Drucktechniken für Denkmalschutz und -restaurierung, die Integration von Vogelnistkästen in Klinkerfassaden und die Entwicklung von 3D-gedruckten Gebäudestützen.

Ziegeldruck mit Hilfe von Industrierobotern

Additive gefertigte Papierelemente können als Recyclingprodukte als akustische Absorber in Innenräumen eingesetzt werden. Unsere Forschung widmet sich der Qualität der additiv hergestellten Papierstrukturen hinsichtlich des Materialmixes mitsamt Rheologie, dem Druckprozess selbst und insbesondere der Schrumpfung im Trockenprozess. Es folgt eine mechanische und akustische Charakterisierung des Materials und der Strukturelemente. Hier bietet additive Fertigung entscheidende Vorteile, weil die akustischen Eigenschaften im Wesentlichen von der Geometrie abhängen. Damit sind leistungsfähige Designelemente herstellbar.

Druck dreidimensionaler Papierstrukturen durch Extrusion eines Zellulose-Bindemittel-Gemischs

Wire-Arc Additive Manufacturing nutzt klassisches Lichtbogenschweißen zum Materialauftrag. Das additive Verfahren nutzt eine herkömmliche Schweißausrüstung in Kombination mit einem Industrieroboter. Dies ermöglicht den punkt- oder schichtweisen dreidimensionalen Aufbau von Material Während die Auflösung von WAAM gröber ist als diejenige anderer Metalldruckverfahren, erlaubt das Verfahren eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und damit eine wirtschaftliche Produktion. Zu den aktuellen Forschungsthemen gehören der Einsatz von WAAM zur Aussteifung dünner Freiformbleche zum Einsatz als Fassadenelemente sowie die Herstellung von funktional-gradierter Gitterstrukturen.

Lokale Aussteifung dünner Freiformbleche

Glas ist ein einzigartiges und unverzichtbares Material in der Bauindustrie, das in seiner Kombination aus Festigkeit, Transparenz und Haltbarkeit beispiellos ist. Wir untersuchen Möglichkeiten, komplexe Geometrien auf Glasgrundplatte aufzudrucken. Ziel der Forschung ist es, mögliche Geometrien in einem iterativen Prozess zu entwerfen, herzustellen, zu analysieren und zu optimieren. Die Formfreiheit der Technologie erlaubt es, Glasprodukte auszusteifen und einen spezifischem Lastabtrag herzustellen. Es können materialreine Verbindung produziert und thermisch so wie strukturell leistungsfähigere Randverbünde bei Isolierglaseinheiten erzielt werden.

Aufgedruckter Glassockel als materialreines Verbindungselement gedruckt vom Laserzentrum Hannover (LZH)

Kunststoff-3D-Druck dient der schnellen Fertigung von Prototypen, Mock-Ups und kleinen Modellen zur Überprüfung ihrer Geometrie in einem kleineren Maßstab. Wir entwickeln spezielle Komponenten für experimentelle Aufbauten und stellen Modelle für den Lehrbetrieb her. In größeren Skalen erlaubt der Kunststoff-3D-Druck jedoch auch das vollständige Recycling schmelzbarer Polymere, aus denen beispielsweise Sitzgelegenheiten für den öffentlichen Raum oder Spielplatzmöbel hergestellt werden können.

Stadtmobiliar aus gedrucktem Recycling-Kunststoff

Leitung

  Name Kontakt
Dr.-Ing. Philipp Rosendahl
Strukturmechanik und additive Fertigung
+49 6151 16-23039
L5|06 628

Team

  Name Kontakt
Philipp Amir Chhadeh M.Sc.
Glass Competence Center | Generative Design Lab
+49 6151 16- 23019
L5|06 632
Kerstin Thiele M.Eng.
Glass Competence Center | Generative Design Lab
+49 6151 16-23014
L506 659
Alexander Wolf M.A. Architekt
Generative Design Lab
+49 6151 16-23012
L5|06
Dunia Abdullah Agha M.Sc.
Generative Design Lab | Paper Construction and Design
+49 6151 16-23019
L5|06 632
Marvin Kehl M.Sc.
Generative Design Lab
+49 6151 16-23017
L5|06 416
O
Juan Ojeda M.Sc.
Generative Design Lab
+49 6151 16-23038
L506 414