Die Bachelorarbeit befasst sich mit dem Einsatz additiver Fertigungsmethoden in Industrie und Baubranche.
Neben der Darstellung verschiedener Methoden, Eigenschaften und Einsatzbereiche, wird besonders auf die Potentiale eingegangen, die diese Technologie mit sich bringt. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Einsatz der 3D-Betondruck-Technologie in der Baubranche, wodurch folglich auf die Potentiale spezifischer eingegangen und mit konventionellen Bauverfahren verglichen wird.
Ziel der Arbeit ist es, die bereits etablierte Technik des 3D-Drucks in der Industrie auf die Baubranche zu projizieren, um herauszufinden, welche Mehrwerte in der praktischen Ausführung auch im Baugewerbe anzusetzen sind und ob additive Fertigungsmethoden eine Alternative zu herkömmlichen Baumethoden darstellen.
Die Ergebnisse der Arbeit werden durch ein Experteninterview untermauert und geben Ausblick auf einen zukünftig sehr wahrscheinlichen Einsatz additiver Fertigungsverfahren in der Baubranche.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problemstellung
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
2 Theoretische Grundlagen
2.1 Definition additive Fertigung
2.2 Anwendungsfälle der additiven Fertigung
2.3 Historie der additiven Fertigung
2.4 Prozessabläufe bei der additiven Fertigung
2.5 Aktueller Stand
2.6 Entwicklungsziel
3 Additive Fertigung in der Industrie
3.1 Methoden
3.1.1 Laser-Stereolithografie und Polymerisation (SL)
3.1.2 Lasersintern und Laserschmelzen (LS)
3.1.3 Layer Laminated Manufactoring (LLM)
3.1.4 3D-Drucken (3DP)
3.1.5 Fused Layer Manufactoring (FLM)
3.2 Einsatzbereiche in der Industrie
3.3 Potentiale der additiven Fertigung
3.3.1 Kosten
3.3.2 Konstruktionsfreiheit
3.3.3 Nachhaltigkeit
3.3.4 Flexibilität
3.3.5 Dezentrale Fertigung
4 Additive Fertigung in der Baubranche
4.1 Methoden
4.1.1 Verfahren basierend auf Extrusion
4.1.2 Selektives Binden
4.1.3 Alternative schichtweise Betonablageverfahren
4.2 Materialeigenschaften
4.3 Bewehrung
4.4 Building Information Modeling (BIM)
4.5 Stand in der Praxis
4.6 Potentiale der additiven Fertigung im Vergleich zu konventionellen Bauverfahren
4.6.1 Kosten
4.6.2 Produktivität
4.6.3 Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz
4.6.4 Ressourceneffizienz und Nachhaltigkeit
4.6.5 Gestaltung und Konstruktion von Bauteilen
4.6.6 Entgegenwirken des Fachkräftemangels
5 Empirische Forschung
5.1 Definition des Expertenbegriffs
5.2 Expertenbestimmung
5.3 Leitfaden
5.3.1 Interviewleitfaden
5.4 Durchführung Interview
5.5 Auswertung Interview
5.5.1 Themenbereich 1: aktueller Stand
5.5.2 Themenbereich 2: Vergleich zu konventionellem Bau
5.5.3 Themenbereich 3: Ausblick Zukunft
6 Fazit
7 Anhang
7.1 Beantworteter Fragebogen
8 Literaturverzeichnis
Zielsetzung & Themen
Die Arbeit untersucht das Potenzial additiver Fertigungstechnologien, insbesondere des Beton-3D-Drucks, für die Baubranche, indem sie Erkenntnisse aus der industriellen Anwendung auf das Bauwesen überträgt und kritisch mit konventionellen Baumethoden vergleicht, um deren Eignung als zukünftige Baualternative zu evaluieren.
- Analyse additiver Fertigungsmethoden in Industrie und Bauwirtschaft.
- Vergleich von Kosten, Produktivität und Nachhaltigkeit.
- Untersuchung der technologischen Herausforderungen und Chancen.
- Einsatz von Building Information Modeling (BIM) im Druckprozess.
- Empirische Bewertung durch Experteninterviews.
Auszug aus dem Buch
4.1.1 Verfahren basierend auf Extrusion
Bei Extrusionsverfahren wird ein vorgemischtes Material über eine Düse bei vorgegebenen Druckraten an spezifizierten Koordinaten extrudiert.54 In den meisten Fällen kommt bei dieser Variante der additiven Fertigung ein feinkörniger und fliesfähiger Beton zum Einsatz, der über einen Druckkopf positionsgenau übereinandergeschichtet wird. Extrusionverfahren zeichnen sich, im Vergleich zu anderen Verfahren, besonders durch die hohe Ausführungsgeschwindigkeit und einhergehende Kosteneinsparungspotentiale aus. 55 Daher sind die Extrusions-basierenden Verfahren besonders für die ausführende Ebene der Bauwirtschaft von großem Interesse und weisen damit das größte Potential im Hinblick auf die Überführung in die Baupraxis auf.56
Weltweit wurden bereits verschiedene Varianten entwickelt, die auf dem Verfahren der Extrusion basieren. Diese unterscheiden sich jedoch hinsichtlich ihrer jeweiligen Druckstrategien.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Dieses Kapitel motiviert die Arbeit vor dem Hintergrund des Digitalisierungsrückstands der Baubranche und definiert das Forschungsziel, die Eignung der additiven Fertigung als Alternative zu traditionellen Bauweisen zu prüfen.
2 Theoretische Grundlagen: Hier werden die Basistechnologien und Prozessabläufe der additiven Fertigung definiert, um ein gemeinsames Verständnis für die nachfolgenden Analysen zu schaffen.
3 Additive Fertigung in der Industrie: Dieses Kapitel analysiert die etablierten industriellen Methoden und Potenziale, um sie als Referenz für die Anwendung im Bauwesen nutzbar zu machen.
4 Additive Fertigung in der Baubranche: Der Hauptteil beschreibt spezifische Druckverfahren für den Bau, analysiert Materialanforderungen, Bewehrungsfragen sowie die Integration von BIM und bewertet die Potenziale gegenüber konventionellen Verfahren.
5 Empirische Forschung: Dieses Kapitel dokumentiert die methodische Herangehensweise zur Einholung von Expertenmeinungen, um eine praxisbezogene Bewertung der Technologie zu erhalten.
6 Fazit: Das Fazit fasst die Ergebnisse zusammen und hebt hervor, dass der Beton-3D-Druck trotz technischer und bürokratischer Hürden ein vielversprechendes Potenzial für die Zukunft des Bauwesens bietet.
Schlüsselwörter
Additive Fertigung, 3D-Betondruck, Industrie, Baubranche, CONPrint3D, Nachhaltigkeit, Digitalisierung, BIM, Kosteneffizienz, Prozessabläufe, Experteninterview, Bauteiloptimierung, Automatisierung, Fachkräftemangel, Baustellenmanagement.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Bachelorarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit untersucht, wie additive Fertigungsmethoden aus der Industrie auf die Baubranche übertragen werden können und ob diese als wirtschaftliche und technologische Alternative zu herkömmlichen Bauweisen dienen können.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Die Schwerpunkte liegen auf den technologischen Grundlagen, dem Vergleich zwischen Industrie- und Bau-Anwendungen, der Analyse des Beton-3D-Drucks sowie den wirtschaftlichen und ökologischen Auswirkungen durch den Einsatz dieser Verfahren.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist es, auf Basis existierender industrieller 3D-Druck-Anwendungen zu prüfen, ob der Beton-Druck ein ernstzunehmendes und effizientes Verfahren für die künftige Errichtung von Gebäuden darstellt.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Die Arbeit nutzt eine theoretische Literaturanalyse sowie einen qualitativen empirischen Ansatz in Form eines schriftlichen Fragenkatalogs (Experteninterview), um den IST-Zustand und Zukunftsprognosen zu evaluieren.
Welche Inhalte werden im Hauptteil behandelt?
Behandelt werden verschiedene Drucktechnologien wie Extrusion, selektives Binden und alternative Betonablageverfahren, ihre Integration mit BIM sowie eine Vergleichsanalyse hinsichtlich Kosten, Zeitaufwand und Arbeitssicherheit.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Untersuchung?
Begriffe wie Additive Fertigung, 3D-Betondruck, Kosteneffizienz, BIM-basierte Planung, Prozessoptimierung und Ressourceneffizienz stehen im Zentrum der Arbeit.
Welche Rolle spielt BIM bei der Einführung des 3D-Betondrucks?
BIM dient als essenzielle Datengrundlage, um komplexe 3D-Modelle für den Druck zu generieren und ermöglicht gleichzeitig eine frühzeitige Optimierung der Gebäudeentwürfe hinsichtlich ihrer Druckbarkeit.
Welche Hürden stehen einer schnellen Verbreitung der Technologie aktuell entgegen?
Die Arbeit identifiziert insbesondere strenge baurechtliche Vorgaben, die Notwendigkeit von Zulassungen im Einzelfall, fehlende standardisierte Normen sowie die derzeit noch hohen Spezialmaschinenkosten als wesentliche Barrieren.
- Quote paper
- Jan Finneiß (Author), 2021, Potentiale der additiven Fertigung in Industrie und Baubranche, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1265388
