Während additive Fertigungstechnologien wie der Beton 3D-Druck bereits zur Errichtung ganzer Gebäude genutzt werden, sind vergleichbare Methoden für keramische noch nicht am freien Markt erhältlich. Da keramische Werkstoffe im Bauwesen jedoch ein breites Anwendungsspektrum, vom Mauerstein bis zum Waschbecken, aufweisen ist eine Erforschung des keramischen 3D-Druckes ein vielversprechendes Forschungsfeld. In vorangegangener Forschung wurden bereits erste Grundlagen zur Auslegung und Herstellung einer vorgespannten Kragarmtreppe aus additiv hergestellten Keramiksegmenten erarbeitet. Die hier ausgeschriebene Masterarbeit soll auf Basis dieser Erkenntnisse das System weiterentwickeln und evaluieren.

Die 3D-Drucktechnologie hält Einzug in die Bauindustrie. Während andere Branchen bereits eine breite Markteinführung erfahren haben, stellt der Bedarf unserer Branche an großformatigen Bauteilen die additive Fertigung vor ganz eigene Herausforderungen. Die Erforschung und Entwicklung solcher Bauteile erfolgt oft noch auf der Basis von Versuch und Irrtum und erfordert daher einen enormen Aufwand, da 3D-Druckverfahren oft Stunden oder sogar Tage dauern. Ein neuartiger Ansatz(1) verknüpft die zu druckende Geometrie mit den rheologischen Eigenschaften des Rohmaterials und versucht, deren Druckbarkeit in einem Prozess mit drei Freiheitsgraden mit Hilfe der Finite-Elemente-Methodik vorherzusagen. Dieser Ansatz wurde auch bereits auf seine Machbarkeit hin überprüft.

Ziel der Thesis ist es, zunächst die bestehende Methodik an die an der TU Darmstadt durchgeführte Forschung zur additiven Fertigung von Ton- und Keramikbauteilen anzupassen. In einem zweiten Schritt soll die Methodik weiterentwickelt werden, um die Simulation eines Druckprozesses mit sechs Freiheitsgraden zu ermöglichen. Schließlich müssen Vorhersagen darüber getroffen werden, welche Arten von Geometrien mit diesem weiterentwickelten Verfahren gedruckt werden können und welche Einschränkungen es dabei geben könnte.