Laufzeit:

10.2023 – 10.2024

Prof. Dr.- Ing. Oliver Tessmann | FB 15, Fachgebiet Digital Design Unit

Dr.-Ing. Dieter Spiehl | FB 16, Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren

---

Projektbeschreibung:

Im Projekt „Luft nach oben“ wurde ein neuartiges 3D-Druckverfahren, das sogenannte Blow Extrusion 3D-Printing in einer interdisziplinären Kooperation zwischen Architektur und Maschinenbau weiterentwickelt, um ressourcenschonende, hohle Leichtbaustrukturen für das Bauwesen herzustellen. Ziel war es, klimaschädliche Baumaterialien wie Beton durch materialsparende Kunststoffteile bei gleichem Volumen zu ersetzen und gleichzeitig die Funktionalität von Bauelementen zu erhöhen. Hierzu wurden thermoplastische Kunststoffe während des 3D-Drucks durch Luft aufgeblasen, um hohle Querschnitte zu erzeugen. Dies ermöglichte eine Materialreduktion von bis zu 85 % im Vergleich zu herkömmlichen, massiven Bauteilen. Durch die Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren (IDD) am Fachbereich Maschinenbau und dem Fachgebiet Digital Design Unit (DDU) des Fachbereichs Architektur wurden robotische Fertigung, innovative 3D-Drucktechnologie und parametrisches Design zusammengeführt. So war es möglich, dreidimensionale Bauteile frei im Design und im für das Bauwesen relevanten Maßstab mittels robotischer Fertigung herzustellen. Es wurden zwei Verfahren mit unterschiedlichen Ausgangsmaterialien erprobt: Kunststoff-Pellets, die günstig sind und einen hohen Durchsatz erlauben, sowie Kunststoff-Filament, welches Multi-Material-Druck ermöglicht. Zu den zentralen Ergebnissen zählen großformatige Demonstratoren, welche auf der führenden 3D-Druck-Messe formnext in Frankfurt ausgestellt werden, sowie eine Publikation, welche auf dem BE-AM-Symposium vor Fachpublikum aus Architektur, Design und Bauwesen präsentiert wird. Für die beteiligten Institute wurden wertvolle Erkenntnisse zur Weiterentwicklung des Verfahrens und zum robotischen 3D-Druck erlangt, welche in einen gemeinsamen Folgeantrag münden werden. Durch mehrere Abschlussarbeiten, den Einsatz studentischer Hilfskräfte und einen Beitrag zur „Ringvorlesung 3D-Druck“ beeinflusste die Zusammenarbeit zudem die Lehre der TU Darmstadt.