Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Entwicklung von textilen 3D-Netzgitterträgern und deren Herstellungstechnologie für die effizi-ente Fertigung von leichten Carbonbetonfertigteilen

Im Bauwesen sind Filigranfertigteile eine etablierte Lösung für Decken und Wände, die durch einen raschen Baufortschritt und einen geringen Schalungsaufwand eine große Effektivität bieten und ein breites Anwendungsspektrum abdecken. Jedoch stoßen konventionelle Elemente aus Stahlbeton aufgrund ihres massiven Aufbaus und der Korrosionsanfälligkeit des Bewehrungsstahls immer öfter an ihre Einsatzgrenzen. Mit dem Siegeszug des Textilbetons, der auf breiter Basis die Stahlbetonbauweise sukzessive durch eine neue, leichte, intelligente und flexible Art des Konstruierens und Bauens ablöst, sollen perspektivisch auch im Filigranfertigteilbau textile Bewehrungen eingesetzt werden. Tragendes Element sind dabei Gitterträger, die gleichermaßen die Bewehrung sowohl für den fertigen Endzustand als auch für die Montage beinhalten. Gelingt es, diese Bewehrung aus hochleistungsfähigen textilen Gitterstrukturen herzustellen, so ergeben sich daraus enorme technische und wirtschaftliche Vorteile gegenüber der klassischen Stahlbewehrung. Zum einen kann durch die korrosionsresistenten Textilien die Betondeckung erheblich reduziert werden, was Beton und damit Gewicht spart, zum anderen eröffnen sich durch die Flexibilität textiler Bewehrungen ganz neue Formgebungsmöglichkeiten. Die Realisierung derartiger textiler Netzgitterträger soll auf Basis der etablierten und hochproduktiven Multiaxialkettenwirktechnik und unter konzeptioneller Nutzung der Häkelgalontechnologie erfolgen. Zum Erreichen der nötigen Tragfähigkeiten kommen Garnfeinheiten bis zu 20 ktex und Imprägnierungssysteme der neuesten Generation zum Einsatz. Mit den angestrebten Projektergebnissen wird ein wesentlicher Beitrag geleistet, die Textilbetontechnologie auf das enorme Marktsegment der Filigranfertigteile zu übertragen, um derartige Elemente für das Bauen der Zukunft zu rüsten. Davon profitiert der gesamte Textilbetonsektor und vor allem die KMU der Textilbranche als Zulieferer der neuartigen textilen Netzgitterträger

Ergebniszusammenfassung:

Im IGF-Vorhaben 21556 BR wurden am ITM und IMB der TU Dresden völlig neuartige textile 3D-Netzgitterträger (NetzGT) und deren Fertigungstechnologie für die effiziente Herstellung von Carbonbeton-Leichtbau-Fertigteilen entwickelt. Dazu wurde am ITM die Kettfadenversatztechnologie zur Herstellung der textilen Netzgitterträgerstrukturen sowie die vorhandene Anlagentechnik zur Umformung und Strukturfixierung der NetzGT weiterentwickelt. Am IMB erfolgte die simulationsgestützte baustatische Auslegung der NetzGT, die Erarbeitung innovativer Schalungskonzepte sowie die bautechnische Erprobung.

Die erzielten Forschungsergebnisse zur Entwicklung neuartiger textiler Netzgitterträger sowie der damit realisierbaren Betonfertigteile eröffnen eine Vielzahl neuer Perspektiven in der gesamten Breite des Bauwesens, insbesondere im Bereich des Neubaus. So konnte erfolgreich gezeigt werden, dass die neuartigen textilen Gitterträger für den Einsatz in Betonfertigteilen, z.B. für Deckenelemente, geeignet sind und durch die Integration großvolumiger Hohlräume eine enorme Materialeinsparung von bis zu 36 % Beton bei gleicher mechanischer Leistungsfähigkeit wie konventionelle stahlbewehrte Deckenplatten ermöglichen. Die neuartige textile Struktur, die durch eine innovative Fadenführung Zug- und Druckkräfte vereint, ermöglicht in Verbindung mit intelligenten Schalungsmethoden eine deutlich bessere Ausnutzung des Leistungspotenzials und der Materialeffizienz der Betonfertigteile. Diese Erkenntnisse führen in Verbindung mit den herausragenden Eigenschaften der als Ausgangsmaterial verwendeten Carbonfilamentgarne zu deutlichen Vorteilen gegenüber anderen konventionellen Materialien und Werkstoffen, was zur Erschließung neuer Anwendungsbereiche, z.B. im Neubau von Textilbetonkonstruktionen, im Fertigteilbau sowie im allgemeinen Hochbau führen kann.