DE102021117171A1

DE102021117171A1 - Verfahren und System zum Erzeugen einer Wand

Info

Publication number: DE102021117171A1
Application number: DE102021117171.7A
Authority: DE
Inventors: Gözdem Dittel; Thomas Gerhard Gries; Steffen Hagen Dringenberg; Mohit Ajitkumar Raina
Original assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Current assignee: Rheinisch Westlische Technische Hochschuke RWTH
Priority date: 2021-07-02
Filing date: 2021-07-02
Publication date: 2023-01-05
Also published as: WO2023275182A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Wand. In einem Schritt erfolgt eine Bereitstellung (50) einer Bewehrung (28). In einem weiteren Schritt erfolgt eine Anordnung (52, 54) einer Fertigungsvorrichtung (12) auf einer ersten Seite der Bewehrung (28) und einer Gegenvorrichtung (18) auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Bewehrung (28). Es erfolgt eine additive Auftragung (56) eines mineralischen Baustoffs mittels der Fertigungsvorrichtung (12) von der ersten Seite der Bewehrung (28), wobei der mineralische Baustoff durch die Bewehrung (28) auf die zweite Seite der Bewehrung (28) gelangt. Dabei wird das Gegenelement (26) von der Gegenvorrichtung (18) an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens (56) nachgeführt, insbesondere um eine Bildung von Spritzschatten zu reduzieren und/oder eine Oberfläche der Wand zu glätten. Zudem betrifft die Erfindung ein System (10) zum Erzeugen einer Wand.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen einer Wand, welches einen additiven Auftragungsschritt aufweist. Zudem bezieht sich die Erfindung auf ein System zum Erzeugen einer Wand.
Stand der Technik
Die additive Betonproduktion ist eine vielversprechende Technologie für den Bausektor. Diese Technologie bietet Vorteile wie eine hohe Gestaltungsfreiheit, eine einfache Anpassungsfähigkeit und die Möglichkeit des ressourceneffizienten und nachhaltigen Bauens. Erhebliche Schwierigkeiten bereitet es jedoch weiterhin, tragende Bauelemente additiv herzustellen.
Die DE 10 2018 008 703 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bewehren von im 3D-Betondruck gefertigten Strukturen. Der Beton wird von oben schichtweise von einer an einer Schiene gehaltenen Düse zentral aufgetragen. Seitlich neben der Düse sind Abstreifbleche verstellbar angebracht. Bewehrungselemente werden in definierten Abständen einzeln zugeführt. Dadurch ist jedoch eine Stabilität der so erzeugten Struktur begrenzt, da eine Bewehrung aus unzusammenhängenden Bewehrungselementen gebildet ist.
Bekannt sind auch Automaten zum Verputzen von Wänden. Diese streichen mit einem unter einem Betonauslass angeordneten und mit dem Betonauslass verbundenen Blech die Wand glatt. Solch ein Automat ist nur zum Verputzen einer Wand geeignet, jedoch nicht zum Erzeugen einer tragenden Struktur.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Wand. Die Wand kann als Teil eines Bauwerks ausgebildet sein. Eine Wand kann sich wenigstens teilweise in Hochrichtung erstrecken. Eine Wand kann eine im Wesentlichen senkrechte Struktur eines Bauwerks sein. Die Wand kann beispielsweise als Gebäudewand ausgebildet sein. Die Wand kann als tragende Struktur eines Gebäudes ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Wand einen Boden einer darüber befindlichen Etage oder ein darauf angeordnetes Dach tragen. Die Wand kann beispielsweise direkt an deren Standort erzeugt werden. Die Wand kann beispielsweise kein Fertigbauteil sein, welches in Serie in einer Fabrik gefertigt wird und zum Einsatzort transportiert wird. Die Wand kann beispielsweise ein individuell erstellter Teil eines Gebäudes sein. Die Wand kann aber beispielsweise auch ein Fertigbauteil sein.
Das Verfahren kann einen Schritt eines Bereitstellens einer Bewehrung aufweisen. Die Bewehrung kann eine Verstärkung der Wand bilden. Die Bewehrung kann als Armierung ausgebildet sein. Die Bewehrung kann eine Tragfähigkeit der Wand erhöhen und insbesondere eine höhere Knicklast aufnehmen. Die Bewehrung kann beispielsweise so bereitgestellt werden, dass diese im Wesentlichen zu einer Form der zu erzeugenden Wand korrespondiert. Beispielsweise kann sich die Bewehrung in vertikaler und horizontaler Richtung näherungsweise so weit wie die zu erzeugende Wand erstrecken. Die Bewehrung kann die Übertragung von Zug- und Biegebelastungen innerhalb der Wand ermöglichen oder stark verbessern.
Die Bewehrung kann als textile Bewehrung ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Bewehrung aus einer oder mehreren Endlosfasern gebildet sein. Beispielsweise kann die Bewehrung aus einem oder mehreren Garnen gebildet sein. Jeweilige textile Teile der textilen Bewehrung, wie einzelne Garne, können besonders gut miteinander verbunden werden, beispielsweise durch ein Verweben, Verwirken oder bereichsweises Verschmelzen. Dadurch kann einfach eine monolithische Bewehrung bereitgestellt werden. Eine textile Bewehrung kann gut an die Form der zu erzeugenden Wand angepasst werden, womit die Vorteile additiver Fertigungsschritte beim Erzeugen der Wand besonders gut genutzt werden können. Zudem kann die textile Bewehrung einfach an jeweilige Lastpfade in der Wand angepasst werden und so eine belastungsgerechte Verstärkung bereitgestellt werden. Dadurch kann eine Effizienz der Struktur erhöht sein.
Die Bewehrung kann als eine metallbasierte Bewehrung ausgebildet sein. Eine metallische Bewehrung kann große Kräfte aufnehmen und ist leicht verfügbar. Beispielsweise kann die Bewehrung aus Stahl gebildet sein. Eine metallbasierte Bewehrung kann sehr resistent gegen Feuer sein.
Der Schritt des Bereitstellens der Bewehrung kann auch einen Schritt eines Erzeugens der Bewehrung aufweisen. Die Bewehrung kann beispielsweise so bereitgestellt werden, dass sich die Bewehrung wenigstens teilweise in die Vertikale erstreckt. Beispielsweise wird die Bewehrung so bereitgestellt, wie diese später in der zu erzeugenden Wand angeordnet sein soll.
Das Verfahren weist einen Schritt einer Anordnung einer Fertigungsvorrichtung auf einer ersten Seite der Bewehrung und einer Gegenvorrichtung auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Bewehrung auf. Bei einer Gebäudewand kann die erste Seite beispielsweise eine Außenseite der Bewehrung sein und die zweite Seite eine Innenseite der Bewehrung. Dadurch kann mehr Platz für die Fertigungsvorrichtung zur Verfügung stehen, welche größer sein kann als die Gegenvorrichtung. Die beiden Seiten können durch eine Haupterstreckung der Bewehrung definiert sein. Beispielsweise können die beiden Seiten nicht jeweiligen Stirnseiten, einer Oberseite und einer Unterseite der zu erzeugenden Wand entsprechen. Die beiden Seiten erstrecken sich beispielsweise hauptsächlich in vertikaler und horizontaler Richtung. Die beiden Seiten können als Ebene ausgebildet sein. Entsprechend kann die Bewehrung ein im Wesentlichen ebenes Teil sein. Die beiden Seiten können sich parallel zueinander erstrecken.
Das Verfahren weist einen Schritt einer additiven Auftragung eines mineralischen Baustoffs mittels der Fertigungsvorrichtung von der ersten Seite der Bewehrung auf. Die Fertigungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen mineralischen Baustoff additiv aufzutragen. Dafür kann die Fertigungsvorrichtung beispielsweise eine Düse oder eine vergleichbare Vorrichtung, wie eine Tülle oder einen Trichter, zur Verteilung des Baustoffes in den freien Raum aufweisen, aus welcher der mineralische Baustoff ausgegeben wird. Die Düse kann während des additiven Auftragens komplett auf der ersten Seite der Bewehrung verbleiben. Die Düse kann verlagerbar gehalten sein. Beispielsweise kann die Fertigungsvorrichtung einen Roboterarm zum Verlagern der Düse aufweisen. Der mineralische Baustoff kann beispielsweise Beton sein, welcher für Gebäudewände besonders geeignet ist. Ein anderes Beispiel für den mineralischen Baustoff ist Zement. Der mineralische Baustoff kann in einem fließfähigen Zustand aufgetragen werden. Das Verfahren kann einen Schritt eines Aushärtens des mineralischen Baustoffs nach dessen additiver Auftragung aufweisen. Dafür kann der mineralische Baustoff ein Bindemittel aufweisen. Eine Erhärtung des mineralischen Baustoffs kann beispielsweise durch eine chemische Reaktion zwischen dessen Bestandteilen erfolgen, insbesondere durch einen chemischen Abbindevorgang.
Eine additive Auftragung kann ein schichtweises Auftragen des mineralischen Baustoffs sein. Durch die additive Auftragung kann eine dreidimensionale Wand erzeugt werden. Die Auftragung erfolgt beispielsweise computergesteuert oder manuell nach vorgegebenen Maßen und Formen. Durch die additive Auftragung kann beispielsweise auf eine Form verzichtet werden, in welche der mineralische Baustoff bei nicht-additiven Verfahren gegossen wird. Entsprechend kann die Wand auch ohne eine dauerhaft oder zumindest für die Dauer der Erzeugung der Wand aufgestellte Verschalung erzeugt werden, welche beispielsweise erst nach Aushärtung des mineralischen Baustoffs entfernt werden kann.
Der mineralische Baustoff gelangt durch die Bewehrung teilweise auf die gegenüberliegende zweite Seite der Bewehrung. Beispielsweise wird der mineralische Baustoff bei der additiven Auftragung durch Durchgangsöffnungen in der Bewehrung gedrückt. Dadurch kann die Bewehrung auf beiden Seiten durch den mineralischen Baustoff eingehüllt werden. Beispielsweise kann der mineralische Baustoff die Bewehrung wasserdicht und/oder luftdicht einschließen.
Beispielsweise wird der mineralische Baustoff zum Erzeugen der Wand ausschließlich von der ersten Seite der Bewehrung additiv aufgetragen. Beispielsweise wird kein mineralischer Baustoff zum Erzeugen der Wand von der zweiten Seite der Bewehrung aufgetragen. Insofern kann ein einseitiges additives Auftragen des mineralischen Baustoffs ausreichend sein, um eine Wand zu erzeugen, deren mineralische Substanz sich beidseitig zu der Bewehrung erstreckt. Beispielsweise werden beim additiven Auftragen nacheinander übereinanderliegende Schichten in horizontaler Richtung aufgetragen. Die Auftragung kann ein einseitiges schichtweises Drucken in Richtung der Bewehrung und unter Einhaltung eines gewünschten Druckkopfwinkels sein. Der Druckkopf kann die Düse zur Ausgabe des mineralischen Baustoffs aufweisen oder durch diesen gebildet sein.
Das Verfahren kann einen Schritt einer Nachführung eines Gegenelements auf der zweiten Seite der Bewehrung an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs mittels der Gegenvorrichtung aufweisen. Die Gegenvorrichtung kann das Gegenelement aufweisen. Das Gegenelement kann verlagerbar gehalten sein. Beispielsweise kann die Gegenvorrichtung einen Roboterarm zum Verlagern des Gegenelements aufweisen.
Das Nachführen kann ein Bewegen des Gegenelements zu einem derzeitigen Ort des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs aufweisen. Der derzeitige Ort des additiven Auftragens kann der Ort sein, an dem die Fertigungsvorrichtung gerade den mineralischen Baustoff aufträgt. Das Gegenelement kann auf der zweiten Seite der Bewehrung beim Nachführen verbleiben. Das Gegenelement kann beispielsweise in einem Abstand auf der zweiten Seite der Bewehrung bewegt werden, welcher einer gewünschten Dicke der Wand auf der zweiten Seite bezogen auf die Bewehrung entspricht. Das Nachführen kann ein Bewegen des Gegenelements in Abhängigkeit von dem derzeitigen Ort des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs aufweisen. Beispielsweise kann das Gegenelement mit einem örtlichen und/oder zeitlichen Versatz korrespondierend zu der Düse zum additiven Auftragen des mineralischen Baustoffs bewegt werden. Beispielsweise kann die Düse in einem vorgegebenen Abstand auf der ersten Seite der Bewehrung an der Bewehrung zum additiven Auftragen entlanggeführt werden. Das Gegenelement kann dazu korrespondierend auf der zweiten Seite der Bewehrung an der Bewehrung entlanggeführt werden. Das Gegenelement kann ein Auftragen des mineralischen Baustoffs auf der zweiten Seite begrenzen. Das Gegenelement kann simultan mit einer Verlagerung des derzeitigen Orts des additiven Auftragens, beispielsweise aufgrund einer Bewegung der Düse durch die Fertigungsvorrichtung, bewegt werden. Das Nachführen kann selbsttätig durch die Gegenvorrichtung erfolgen, beispielsweise in Abhängigkeit von einem Sensorsignal und/oder in Abhängigkeit von einer gewünschten Form der zu erzeugenden Wand und/oder in Abhängigkeit von einem programmierten Bewegungsablauf der Gegenvorrichtung und/oder der Fertigungsvorrichtung. Das Gegenelement und die Düse zum additiven Auftragen des mineralischen Baustoffs können auf gegenüberliegenden Seiten der Bewehrung angeordnet sein.
Beispielsweise verhindert das Gegenelement, dass der mineralische Baustoff beim Auftragen über eine gewünschte Dicke bzw. Abstand zu der Bewehrung auf die zweite Seite gedrückt wird oder fließt. Das Gegenelement kann so eine gewünschte Form der Wand mit vorgeben. Die Genauigkeit bei der Erzeugung der Wand kann durch das Gegenelement gesteigert werden. Das Gegenelement kann die Funktion einer Verschalung auf der zweiten Seite übernehmen. Dabei kann jedoch auf das aufwendige Errichten einer solchen Verschalung und damit auch das anschließend erforderliche Entfernen verzichtet werden. Dadurch kann die Erzeugung der Wand besonders kostengünstig sein.
Das Gegenelement kann durch das Nachführen eine Oberfläche der Wand glätten. Durch das Glätten kann eine glatte und/oder ebene Oberfläche erzeugt werden, insbesondere glatter und/oder ebener als bei einem additiven Auftragen ohne Gegenelement. Beispielsweise kann das Gegenelement den mineralischen Baustoff nach dessen additivem Auftragen glattstreichen und/oder glatt drücken. Dadurch kann eine gleichmäßig geformte Oberfläche der Wand auf der zweiten Seite der Bewehrung erreicht werden. So kann beispielsweise eine Nachbearbeitung der Wand, wie ein Glattschleifen nach dem Aushärten, entfallen oder zumindest weniger aufwendig sein.
Das Gegenelement kann durch das Nachführen eine Bildung von Spritzschatten reduzieren oder auch gänzlich verhindern. Spritzschatten kann die Bezeichnung von Hohlräumen in der Wand sein, welche sich hinter der Bewehrung bilden können. Beispielsweise kann eine Struktur der Bewehrung, wie ein textiles Garn, einen Bereich hinter der Bewehrung aus Sicht der ersten Seite abschirmen, sodass dort kein mineralischer Baustoff hingelangt oder zumindest weniger als nötig, um eine dort vollständig gefüllte Wand zu erzeugen. Durch eine entsprechende Ausrichtung beim additiven Auftragen, insbesondere ein entsprechendes Ausrichten der Düse zum Auftragen des mineralischen Baustoffs, können Spritzschatten minimiert oder gänzlich vermieden werden. Dies kann jedoch eine Veränderung der Ausrichtung im Bereich der Bewehrung bedingen, wodurch die Wand selbst dann auf der zweiten Seite der Bewehrung unregelmäßig geformt sein kann. Zudem kann eine solche Führung aufwendig und fehleranfällig sein. Durch das Gegenelement kann dagegen eine gleichmäßige Wandgestaltung und/oder Oberfläche der Wand erreicht werden. Zudem kann auch das Gegenelement selbst den Spritzschatten reduzieren, beispielsweise unabhängig von der Führung der Düse beim additiven Auftragen des mineralischen Baustoffs. Der mineralische Baustoff, welcher auf die zweite Seite der Bewehrung gelangt, kann an dem Gegenelement einen Gegendruck erzeugen, wodurch der mineralische Baustoff auch in Bereiche unmittelbar hinter der Struktur der Bewehrung gelangen kann. Beispielsweise drückt der Gegendruck den mineralischen Baustoff in diesen Bereich. Beispielsweise kann ein Aufstauen des mineralischen Baustoffs an dem Gegenelement dazu führen, dass vermehrt mineralischer Baustoff in diesen Bereich fließt. Das Gegenelement kann beispielsweise eine Abschirmung der zweiten Seite der Bewehrung durch eine Struktur der Bewehrung beim additiven Auftragen des mineralischen Baustoffs von der ersten Seite der Bewehrung kompensieren.
Das Verfahren kann optional auch einen subtraktiven Schritt aufweisen. Beispielsweise kann ein Teil des aufgetragenen mineralischen Baustoffs wieder entfernt werden. Dieses Entfernen kann vor oder nach dem Aushärten erfolgen. Es kann aber auch kein subtraktiver Schritt vorgesehen sein, um die Kosten gering zu halten.
Das Gegenelement kann beispielsweise als ebene Platte ausgebildet sein. Eine einfache Art eines Gegenelements kann ein Abstreifblech sein. Eine Seite des Gegenelements, welche beim Nachführen der Bewehrung zugewandt ist und/oder mit dem mineralischen Baustoff kontaktiert wird, kann beispielsweise glatt ausgebildet sein. So kann diese Seite der Wand auch glatt sein. Das Gegenelement kann aber auch eine Oberflächenstruktur aufweisen, welche dann in die Oberfläche der Wand beim Nachführen eingeprägt werden kann. Beispielsweise kann das Gegenelement eine gewellte Oberfläche aufweisen, um eine Wand mit gewellter Seite zu erzeugen. Insofern kann sich eine Glättung der Wand auch auf eine solche gewollte von einer Ebene abweichende Form beziehen. Das Gegenelement kann beispielsweise aus Plastik, Holz oder Metall gebildet sein. Das Gegenelement kann beispielsweise mit einer eine Haftung mit dem mineralischen Baustoff reduzierenden Beschichtung versehen sein. Das Gegenelement kann beispielsweise auch eckig ausgebildet sein, um bei einer Wand mit Ecke auf beiden Seiten der Ecke beim additiven Auftragen des mineralischen Baustoffs eine Abstützung gleichzeitig bereitstellen zu können. So kann beispielsweise auch die Wand mit dem Verfahren um eine Ecke verlaufend erzeugt werden und dabei durchgehend die Vorteile eines nachgeführten Gegenelements genutzt werden. Sofern gerade keine Ecke der Wand erzeugt wird, kann das eckige Gegenelement dann so gehalten werden, dass nur eine Seite der Bewehrung zugewandt ist. So kann beispielsweise kein Wechsel des Gegenelements an der Ecke notwendig sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass bei der Nachführung das Gegenelement in einem vorgegebenen Abstand und/oder im Wesentlichen parallel zu der Bewehrung gehalten wird. Durch den vorgegebenen Abstand kann eine gleichmäßige Dicke einer durch den mineralischen Baustoff gebildeten Wandsubstanz auf der zweiten Seite der Bewehrung erreicht werden. Zudem ist eine solche Nachführung einfach. Durch das parallele Halten kann ebenfalls eine gleichmäßige Dicke der durch den mineralischen Baustoff gebildeten Wandsubstanz auf der zweiten Seite der Bewehrung erreicht werden. Das parallele Halten kann zuverlässig verhindern, dass das Gegenelement zu einem früheren Zeitpunkt aufgetragene Schichten verformt und/oder dass mineralischer Baustoff beim additiven Auftragen an der zweiten Seite nach unten zu jeweiligen zuvor aufgetragenen Schichten fließt und/oder gedrückt wird. Zudem kann eine solche Ausrichtung des Gegenelements einfach eingestellt werden. Das parallele Halten kann dabei auf eine Haupterstreckung des Gegenelements und auf eine Haupterstreckung der Bewehrung bezogen sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass bei der Nachführung der mineralische Baustoff auf der zweiten Seite der Bewehrung durch das Gegenelement abgestrichen wird. Das Gegenelement kann beispielsweise über eine Solldicke hinausstehenden mineralischen Baustoff beim Nachführen mitnehmen. Dieser mitgenommene Baustoff kann beispielsweise in Bereichen, in denen der mineralische Baustoff nicht bis zu einer Solldicke reicht, abgelagert werden. Das Gegenelement kann eine Art Spachteleffekt bewirken. Damit können gegebenenfalls auftretende Fertigungsungenauigkeiten beim additiven Auftragen, beispielsweise aufgrund der Bewehrung, einem schwankenden Ausgabedruck des mineralischen Baustoffs oder einer ungleichmäßigen Viskosität des mineralischen Baustoffs, einfach und mit geringem Aufwand ausgeglichen werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass bei der Auftragung der mineralische Baustoff bis gegen das Gegenelement durch die Bewehrung gedrückt wird. Durch Drücken kann ein zumindest vor Aushärten plastisch verformbarer mineralischer Baustoff entsprechend aufgetragen werden. Alternativ oder zusätzlich ist es bei dem Verfahren vorgesehen, dass bei der Auftragung der mineralische Baustoff bis gegen das Gegenelement durch die Bewehrung fließt. Ein beim additiven Auftragen flüssiger mineralischer Baustoff kann so eine gewünschte Wandform bilden. Der mineralische Baustoff kann das Gegenelement kontaktieren. Dadurch können besonders zuverlässig die vorteilhaften Effekte, welche mit dem nachgeführten Gegenelement möglich sind, realisiert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Auftragung des mineralischen Baustoffes bezogen auf eine Normale der Bewehrung aus einer Richtung schräg von oben von der ersten Seite der Bewehrung erfolgt. Das additive Auftragen kann eine Ausgaberichtung bei der Fertigungsvorrichtung mit einem nach unten ausgerichtetem Anteil aufweisen. Die Düse der Fertigungsvorrichtung kann auf die Bewehrung seitlich und von oben weisen. Die Normale der Bewehrung kann ein Vektor sein, welcher senkrecht von der ersten Seite der Bewehrung weg weist. Die Bewehrung kann eine Normale für die gesamte zweite Seite aufweisen, sofern die Bewehrung eben ausgebildet ist und/oder sich in einer Ebenen erstreckt. Die Normale kann aber auch spezifisch für den derzeitigen Ort des additiven Auftragens sein, beispielsweise bei einer gekrümmt ausgebildeten Bewehrung. Der derzeitige Ort des additiven Auftragens kann ein Bereich sein, in welchem der mineralische Baustoff ausgespritzt wird. Durch den Anteil von oben kann eine Verfestigung darunterliegender Schichten des mineralischen Baustoffs gefördert werden. Zudem kann eine Verbindung des mineralischen Baustoffs mit einer beim derzeitigen Ort des additiven Auftragens darunterliegenden Schicht von zuvor aufgetragenem mineralischem Baustoff oder auch einem Boden verbessert werden. Durch den Anteil von der Seite kann ermöglicht oder zumindest verstärkt werden, dass der mineralische Baustoff auch auf die zweite Seite der Bewehrung gelangt. Beispielsweise kann eine Düse der Fertigungsvorrichtung mit 10° bis 80° zu der Normalen und/oder einer Horizontalen beim additiven Auftragen ausgerichtet sein. Ein größerer Winkel ergibt eine stärkere Verbindung mit einer unteren Schicht. Ein kleinerer Winkel kann mehr mineralischen Baustoff auf die zweite Seite der Bewehrung fördern und zudem die Bildung von Spritzschatten besonders gut unterbinden. Für viele Arten von mineralischen Baustoffen ist ein Winkel von 25° bis 55° besonders geeignet, um Wände zu erzeugen, die üblichen baulichen Anforderungen sehr gut genügen und eine geringe Anzahl an Fehlstellen aufweisen. Bei einem Winkel von 30° bis 45° wurden regelmäßig die besten Ergebnisse mit Beton als mineralischem Baustoff oder anderen beim additiven Auftragen mineralischen Baustoffen mit ähnlicher Viskosität erzielt. Ein Umfließen von Strukturen der Bewehrung und ein Anhaften an unteren Schichten kann so für eine hohe Qualität der erzeugten Wand optimiert werden. Die Fertigungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Richtung, aus welcher der mineralische Baustoff aufgetragen wird, einzustellen. Beispielsweise kann ein Winkel der Düse zur Ausgabe des mineralischen Baustoffs durch die Fertigungsvorrichtung verschwenkt werden. Der Winkel kann während des Erzeugens einer Wand konstant bleiben oder auch während des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs geändert werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bewehrung als textile Bewehrung ausgebildet ist. Eine textile Bewehrung kann besonders einfach lastpfadgerecht gestaltet werden. Textilien können besonders witterungsbeständig sein und korrodieren beispielsweise nicht aufgrund von Feuchtigkeit. Die textile Bewehrung kann formbar ausgebildet sein. So kann die textile Bewehrung am Ort der Erzeugung der Wand an deren Form angepasst werden, beispielsweise mittels der Fertigungsvorrichtung. Die textile Bewehrung kann beispielsweise in Abhängigkeit von einer statischen Berechnung eines Gebäudes gestaltet sein. Beispielsweise können in Bereichen mit hoher Belastung entsprechend mehr Garne und/oder Fasern und/oder dickere Garne und/oder Fasern und/oder GFK- und/oder CFK-Stäbe vorgesehen werden. Eine textile Bewehrung kann beispielsweise in einem Spinndüsenprozess und/oder Webprozess und/oder Legeprozess hergestellt werden. Beispielsweise kann die Fertigungsvorrichtung auch dazu ausgebildet sein, die textile Bewehrung zu erzeugen. Die Fertigungsvorrichtung kann zu diesem Zweck einen Extruder aufweisen, um jeweilige Fasern der textilen Bewehrung aus einem Kunststoff zu erzeugen. Die textile Bewehrung erlaubt einen höheren Automatisierungsgrad bei dem Erzeugen der Wand. Die textile Bewehrung kann zudem die Gestaltungsfreiheit bei der Wand erhöhen. Die textile Bewehrung kann beispielsweise aus alkalibeständigen Glas- und/oder Carbonfasern gebildet sein. Diese Materialien erlauben einen hohen E-Modul, bieten eine hohe spezifische Zugfestigkeit und sind nicht korrosiv.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bewehrung durchgängig ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Bewehrung unterbrechungsfrei sein. Die Bewehrung kann einstückig ausgebildet sein. Die Bewehrung kann monolithisch durch ein Textilelement gebildet sein. Durch die durchgängige Bewehrung kann zuverlässig eine Lastübertragung von Zugbeanspruchungen in der Wandstruktur ermöglicht werden. Zu diesem Zweck kann die Bewehrung vertikal fixiert sein. Im Gegensatz beispielsweise zu einer Nutzung von kurzen Textilfasern als zufällig angeordneter Füllstoff kann so ein definierter Lastpfad in der Bewehrung vorgegeben sein. Damit kann die Wand hinsichtlich Dicke und/oder Festigkeit auf deren geplante Nutzung optimiert werden. Besonders geeignet sind textile Bewehrungen zum Bereitstellen von durchgängigen Bewehrungen, da diese im Wesentlichen frei an die Gestaltung der Wand und die Lastpfade ohne großen Aufwand angepasst werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bewehrung als offenmaschige faserbasierte Struktur, insbesondere als gitterförmige faserbasierte Struktur, ausgebildet ist. Eine solche Struktur kann besonders einfach durch eine textile Bewehrung gebildet werden. Dadurch, dass die Struktur faserbasiert ist, können spezifische Lastpfade berechnet und ausgelegt werden. Durch die offenmaschige Struktur kann der mineralische Baustoff beim Auftragen gut von der ersten Seite der Bewehrung zu der zweiten Seite der Bewehrung gelangen. Beispielsweise ist die Struktur gleichmäßig ausgebildet, beispielsweise durch gleichförmige sich wiederholende Maschen. Dadurch kann der mineralische Baustoff besonders gleichmäßig auf die zweite Seite der Bewehrung gelangen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bereitstellung der Bewehrung ein lastpfadgerechtes Anordnen jeweiliger Textilfasern der Bewehrung aufweist. Dadurch kann die Wand besonders hohen Lasten widerstehen. Ein lastpfadgerechtes Anordnen kann beispielsweise ein Ausrichten der Textilfasern entlang der Lastpfade in der Wand, insbesondere bei deren geplanten Einsatz in einem Gebäude, entsprechen. Ein lastpfadgerechtes Anordnen kann beispielsweise ein Anordnen von mehr Bewehrungsstruktur in Bereichen mit hoher Belastung aufweisen. Beispielsweise kann ein Abstand zwischen jeweiligen Garnen und/oder Textilfasern in einem Bereich mit hoher Belastung kleiner sein als in einem Bereich mit relativ dazu kleiner Belastung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bewehrung als selbsttragende Bewehrung ausgebildet ist und/oder das Bereitstellen der Bewehrung ein Stützen der Bewehrung aufweist. Eine selbsttragende Bewehrung kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, unter ihrem Eigengewicht eine gewünschte Form, insbesondere gemäß einer gewünschten Form in der zu erzeugenden Wand, beizubehalten. Die selbsttragende Bewehrung kann besonders einfach bereitgestellt werden, beispielsweise durch ein Aufstellen. Das Stützen der Bewehrung kann beispielsweise ein Aufspannen an einem Rahmen oder ein Befestigen an einem Gerüst aufweisen. Beispielsweise kann die Bewehrung unten im Boden verankert werden und oben an einem Gerüst eingehängt sein. Das Stützen der Bewehrung kann die Nutzung von Bewehrungen in dem Verfahren ermöglichen oder vereinfachen, welche nicht selbsttragend sind. Das Stützen kann aber beispielsweise auch bei selbsttragenden Bewehrungen ein unerwünschtes Verformen durch das additive Auftragen des mineralischen Baustoffs vermeiden. So kann der mineralische Baustoff beispielsweise mit höherem Druck durch die Bewehrung gedrückt werden als bei einer ungestützten Bewehrung. Die Stützung der Bewehrung kann nach dem Erzeugen der Wand demontiert werden, beispielsweise durch Entfernen eines Stützrahmens.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Bewehrung starr oder formbar ausgebildet ist. Eine starre Bewehrung ist beispielsweise nicht plastisch verformbar oder nur bei Kräften plastisch verformbar, welche während des Verfahrens oder generell im Gebäudebau nicht auf Wände wirken. Dadurch kann die Bewehrung besonders einfach zu handhaben sein. Beispielsweise kann bei deren Bereitstellung kein Fehler durch eine versehentliche Verformung eingebracht werden. Eine formbare Bewehrung kann beispielsweise plastisch verformbar sein. Eine formbare Bewehrung kann beispielsweise auch verformbar sein, indem Textilstränge anders angeordnet werden. Durch die Formbarkeit kann die Bewehrung leicht vor Ort an jeweilige Lastpfade angepasst werden. Zudem kann ein Transport erleichtert sein. Beispielsweise kann die Bewehrung als textile Rollenware zu einem Erzeugungsstandort der Wand transportiert werden und dort für deren Bereitstellung ausgerollt werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Wand direkt an deren Errichtungsstandort erzeugt wird. Die Wand kann dafür vorgesehen sein, dort zu stehen, wo diese auch erzeugt wird. Beispielsweise kann die Wand unmittelbar an deren Erzeugungsstandort einen Teil eines Gebäudes bilden. Die an dem Errichtungsstrandort erzeugte Wand kann nach der Erzeugung nicht mehr zerstörungsfrei versetzbar sein. Die Wand kann bei der Erzeugung untrennbar mit anderen Gebäudeteilen, einem Fundament und/oder dem Boden verbunden werden. Der Errichtungsstandort kann ein Aufstellstandort der Wand sein. Die Bereitstellung der Bewehrung kann ein Errichten der Bewehrung am Errichtungsstandort der Wand aufweisen und/oder eine Verankerung der Bewehrung an einem Boden. Der Boden kann dabei durch ein Fundament gebildet sein. Das Errichten der Bewehrung kann ein Aufrichten, Aufstellen, Aufspannen, insbesondere an einem Stützrahmen, ein Platzieren des Stützrahmens und/oder ein Platzieren mittels einer Bewehrungserrichtungsvorrichtung, beispielsweise mit einem Roboterarm, aufweisen. Das Verankern kann ein Verbinden mit dem Boden sein, beispielsweise an eingeschlagenen Bodenpfählen oder mittels einer Verschraubung.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass der mineralische Baustoff als Mischung additiv aufgetragen wird. Die Mischung kann beispielsweise eine Betonmischung oder Zementmischung sein. Das Mischen kann außerhalb oder innerhalb der Fertigungsvorrichtung erfolgen. Das Verfahren kann einen Schritt eines Mischens von Bestandteilen des mineralischen Baustoffs in der Fertigungsvorrichtung aufweisen. Das Mischen kann ein Vermengen von wenigstens zwei Bestandteilen, wie einem Bindemittel und einem Zuschlagstoff, aufweisen. Optional oder alternativ wird Wasser beim Mischen zugegeben. Das Mischen innerhalb der Fertigungsvorrichtung erlaubt eine besonders bedarfsgerechte Bereitstellung des mineralischen Baustoffs. Die Fertigungsvorrichtung kann eine Mischvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann die Fertigungsvorrichtung einen Extruder aufweisen, welcher den mineralischen Baustoff vor dem additiven Auftragen mischt. Der Extruder kann zusätzlich zu dem Mischen auch ein bedrucktes Ausgeben des mineralischen Baustoffs durch eine oder mehrere Düsen ermöglichen. Beispielsweise kann der mineralische Baustoff aber auch als fertige Mischung der Fertigungsvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Das Bereitstellen der fertigen Mischung kann eine Logistik vereinfachen und/oder eine kleinere Fertigungsvorrichtung erlauben.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein System zum Erzeugen einer Wand. Das System kann dazu ausgebildet sein, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt auszuführen. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen.
Das System weist eine Fertigungsvorrichtung auf. Die Fertigungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, einen mineralischen Baustoff additiv aufzutragen, wobei der mineralische Baustoff von einer ersten Seite einer Bewehrung aufgetragen wird und dabei durch die Bewehrung teilweise auf eine zweite Seite der Bewehrung gelangt. Beispielsweise kann die Fertigungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den mineralischen Baustoff durch Lücken zwischen einzelnen Streben oder Strängen der Bewehrung zu drücken. Die Fertigungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, additiv zu arbeiten. Die Fertigungsvorrichtung kann optional zusätzlich dazu ausgebildet sein, subtraktive Fertigungsschritte durchzuführen. Die Fertigungsvorrichtung kann eine Mischvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, den mineralischen Baustoff durch ein Mischen von mehreren Bestandteilen bereitzustellen.
Das System weist eine Gegenvorrichtung auf, welche ein Gegenelement und eine Bewegungsvorrichtung aufweist. Die Bewegungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, das Gegenelement auf der zweiten Seite der Bewehrung an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs nachzuführen, insbesondere um eine Bildung von Spritzschatten zu reduzieren und/oder eine Oberfläche der Wand zu glätten. Die Bewegungsvorrichtung kann beispielsweise einen beweglichen Tragarm aufweisen, beispielsweise einen Roboterarm, um das Gegenelement zum Nachführen zu verlagern. Die Gegenvorrichtung kann mehrere Gegenelemente aufweisen, beispielsweise mit unterschiedlicher Form, Größe und/oder Oberfläche. Unterschiedliche Gegenelemente können jeweils an einem zugeordneten Tragarm der Bewegungsvorrichtung gehalten sein. Alternativ oder zusätzlich können die Gegenelemente auch austauschbar von der Bewegungsvorrichtung gehalten sein. Beispielsweise kann die Gegenvorrichtung ein Magazin von Gegenelementen aufweisen. Die Bewegungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das jeweils benötigte Gegenelement während der Erzeugung der Wand aus dem Magazin zu entnehmen.
Das System kann eine Erzeugungsvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, die Bewehrung, insbesondere in Form einer textilen Bewehrung, zu erzeugen. Die Erzeugungsvorrichtung kann als Teil der Fertigungsvorrichtung ausgebildet sein. Das System kann eine Errichtungsvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, die Bewehrung zu errichten, insbesondere durch ein Aufstellen und/oder Aufspannen. Die Errichtungsvorrichtung kann als Teil der Fertigungsvorrichtung ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Roboterarm der Fertigungsvorrichtung sowohl dazu ausgebildet sein, zunächst die Bewehrung zu Errichten und dann eine Düse für das Auftragen des additiven Baustoffs an der ersten Seite der Bewehrung entlang zu bewegen.
In einer Ausführungsform des Systems ist es vorgesehen, dass die Fertigungsvorrichtung eine örtlich verlagerbare Düse aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den mineralischen Baustoff bei der additiven Auftragung auszugeben. Die Düse kann mittels eines Roboterarms der Fertigungsvorrichtung örtlich verlagerbar sein. Die Düse kann ein zielgerichtetes Auftragen des additiven Baustoffs erleichtern. Die Düse kann zu ihrer Austrittsöffnung hin verjüngend ausgebildet sein. Der Roboterarm kann als Manipulator ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Fertigungsvorrichtung eine Steuervorrichtung zum Steuern des Roboterarms aufweisen. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung dazu ausgebildet sein, die Düse in Abhängigkeit von einer Programmierung und/oder in Abhängigkeit von einem 3D-Plan der Wand zu verlagern. So kann eine hohe Automatisierung erreicht werden.
Die Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Gegenelement korrespondierend zu der örtlichen Verlagerung der Düse örtlich zu verlagern, insbesondere mittels eines Roboterarms der Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung. Eine Bewegung des Gegenelements kann beim Nachführen eine Bewegung der Düse der Fertigungsvorrichtung spiegeln. Die korrespondierende Verlagerung kann aber auch örtlich und/oder zeitlich versetzt stattfinden. Die Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Gegenelement in Abhängigkeit von der örtlichen Verlagerung der Düse der Fertigungsvorrichtung örtlich zu verlagern. Beispielsweise kann die Bewegungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, das Gegenelement in Abhängigkeit von der Programmierung der Fertigungsvorrichtung und/oder in Abhängigkeit von dem 3D-Plan der Wand zu verlagern. Die Bewegungsvorrichtung kann also beispielsweise auf die gleichen Daten zurückgreifen wie die Fertigungsvorrichtung. So kann auf eine separate Programmierung verzichtet werden. Alternativ ist auch eine sensorbasierte Steuerung möglich. In beiden Fällen kann die Fertigungsvorrichtung einfach mit der Gegenvorrichtung erweitert werden.
In einer Ausführungsform des Systems ist es vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung dazu ausgebildet ist, das Gegenelement entlang der zu erzeugenden Wand zu verlagern und/oder das Gegenelement relativ zu der zu erzeugenden Wand zu neigen. Das Neigen kann einen Winkel einer der Bewehrung zugewandten Seite des Gegenelements relativ zu der Bewehrung verändern. Dadurch können auch gekrümmte Wände einfach erzeugt werden. Zudem kann so auch eine Verteilung des mineralischen Baustoffs auf der zweiten Seite der Bewehrung verändert werden. Beispielsweise kann beim Nachführen ein Verschwenken erfolgen, um die Neigung des Gegenelements relativ zu der zweiten Seite der Bewehrung zu ändern.
In einer Ausführungsform des Systems ist es vorgesehen, dass die Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung eine Fahrvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Gegenvorrichtung zu verfahren. Alternativ oder zusätzlich kann die Fertigungsvorrichtung eine Fahrvorrichtung aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, die Fertigungsvorrichtung zu verfahren. Eine Fahrvorrichtung kann ein Bewegen der jeweiligen Vorrichtung über den Untergrund ermöglichen. Eine Fahrvorrichtung kann beispielsweise einen Antrieb aufweisen. Beispielsweise kann eine Fahrvorrichtung Räder oder Ketten aufweisen. Durch Fahrvorrichtungen können besonders große Wände mit dem System erzeugt werden. Beispielsweise können so Wände erzeugt werden, deren Größe einen Verstellbereich jeweiliger Roboterarme übersteigt. So kann eine Unterbrechung zum Repositionieren vermieden werden. Die Fahrvorrichtung der Fertigungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Fertigungsvorrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von einer zukünftigen Position der Düse zu verfahren. Die Fahrvorrichtung der Gegenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, die Gegenvorrichtung selbsttätig in Abhängigkeit von einer zukünftigen Position des Gegenelements zu verfahren.
In einer Ausführungsform des Systems ist es vorgesehen, dass die Gegenvorrichtung eine Steuervorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Bewegungsvorrichtung zum Nachführen des Gegenelements in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Fertigungsvorrichtung zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung der Fertigungsvorrichtung das gleiche Steuersignal, mittels welchem der Roboterarm der Fertigungsvorrichtung gesteuert wird, an die Steuervorrichtung der Gegenvorrichtung übermittelt werden. Die Steuervorrichtung der Gegenvorrichtung kann das Steuersignal dazu nutzen, um die Bewegung des Gegenelements zum Nachführen zu steuern. Dadurch kann die Nachführung einfach implementiert werden. Zudem ist so beispielsweise keine zusätzliche Programmierung der Gegenvorrichtung notwendig, sondern diese kann einfach durch eine Programmierung des Bewegungsablaufs der Fertigungsvorrichtung mitgesteuert werden. Eine Steuervorrichtung kann beispielsweise einen Mikroprozessor und/oder Programmcode aufweisen.
In einer Ausführungsform des Systems ist es vorgesehen, dass die Gegenvorrichtung eine Sensorvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den derzeitigen Ort des additiven Auftragens durch die Fertigungsvorrichtung zu erfassen. Die Sensorvorrichtung kann hierfür beispielsweise einen oder mehrere Sensoren aufweisen. Die Sensoren können beispielsweise an dem Roboterarm, welcher das Gegenelement hält, angeordnet sein. Geeignete Sensoren sind beispielsweise eine Kamera, insbesondere eine Stereokamera, GPS-Sensoren und Ultraschallabstandssensoren. Ein GPS-Sensor kann beispielsweise an der Fertigungsvorrichtung angeordnet sein und jeweilige Positionsdaten werden an die Gegenvorrichtung übertragen. Beispielsweise kann für das Erfassen die Düse der Fertigungsvorrichtung mittels Bilderkennung in dem Kamerabild erkannt werden. Die Gegenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, anhand der erkannten Düse deren Position relativ zu dem Gegenelement zu berechnen und das Gegenelement in eine vorbestimmte relative Position nachzuführen. Die Bewegungsvorrichtung der Gegenvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, das Gegenelement in Abhängigkeit von dem erfassten derzeitigen Ort des additiven Auftragens nachzuführen. Beispielsweise kann die Düse der Fertigungsvorrichtung durch entsprechende Bewegung des Gegenelements mittig in einem Kamerabild gehalten werden. Dadurch ist keine Verbindung der Gegenvorrichtung mit der Fertigungsvorrichtung notwendig. Die Gegenvorrichtung kann beispielsweise autonom zu der Fertigungsvorrichtung betrieben werden. Dadurch kann das System flexibler sein. Die Erfassung des derzeitigen Orts des additiven Auftragens kann alternativ oder zusätzlich auch dazu genutzt werden, um zu verifizieren, dass das Gegenelement korrekt nachgeführt wird. Dadurch kann das Steuersignal der Fertigungsvorrichtung geprüft werden und bei Fehlern ein Abbruch oder eine Korrektur erfolgen. Zudem kann die Sensorvorrichtung ein manuelles Steuern des additiven Auftragens erlauben, während das Gegenelement automatisch nachgeführt wird.
Figurenliste

1 veranschaulicht in einer schematischen Perspektivansicht ein System zum Erzeugen einer Wand.
2 veranschaulicht schematisch ein Verfahren zum Erzeugen einer Wand mit dem System gemäß 1.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
1 veranschaulicht schematisch ein System 10 zum Erzeugen einer Wand. Dazu weist das System 10 eine Fertigungsvorrichtung 12 auf. Die Fertigungsvorrichtung 12 ist dazu ausgebildet, einen mineralischen Baustoff additiv aufzutragen. Dafür weist die Fertigungsvorrichtung 12 einen Roboterarm 14 auf. Dieser Roboterarm 14 kann, wie in 1 dargestellt, ortsfest stehen oder auf einer Fahrvorrichtung der Fertigungsvorrichtung 12 montiert sein. An einem freien Ende weist der Roboterarm 14 der Fertigungsvorrichtung 12 eine mittels des Roboterarms 14 der Fertigungsvorrichtung 12 verlagerbare Düse 16 auf, welche einen Druckkopf für das Ausgeben des mineralischen Baustoffs bildet. Die Fertigungsvorrichtung 12 kann beispielsweise auch einen an einer Schiene verlagerbar angeordneten Druckknopf oder einen an einer Schiene verlagerbar angeordneten Roboterarm aufweisen. Zudem weist das System eine Gegenvorrichtung 18 auf. Die Gegenvorrichtung 18 weist eine Bewegungsvorrichtung 20 mit einem Roboterarm 22 und einer Fahrvorrichtung 24 auf. Ein freies Ende des Roboterarms 22 der Gegenvorrichtung 18 hält ein mittels des Roboterarms 22 der Gegenvorrichtung 18 verlagerbares Gegenelement 26. Das Gegenelement 26 ist in dem gezeigten Beispiel als ebene Blechplatte ausgebildet, welche eine wesentlich kleinere Erstreckung als die zu erzeugende Wand aufweist.
Das Verfahren zum Erzeugen einer Wand ist in 2 veranschaulicht. Um mit dem System 10 eine Wand erzeugen zu können, wird zunächst eine Bewehrung 28 in einem Schritt 50 bereitgestellt. Die Bewehrung 28 ist in dem gezeigten Beispiel als offenmaschige textile Bewehrung ausgebildet. Einzelne Textilstränge 30 bilden dabei eine regelmäßige gitterförmige Struktur mit Durchgangsöffnungen 32 zwischen den Textilsträngen 30. Die Textilstränge 30 sind über einen gesamten Bereich der zu erzeugenden Wand durchgängig und miteinander an jeweiligen Kreuzungspunkten verbunden. Beispielsweise kann ein vertikal verlaufender Textilstrang 30 jeweils abwechselnd in der Perspektive von 1 vor und hinter den übereinander angeordneten horizontal verlaufenden Textilsträngen 30 angeordnet sein.
Die Bewehrung 28 kann beispielsweise bereits fertig hergestellt zu einer Baustelle geliefert werden und zur Bereitstellung an einem Rahmen aufgespannt und an dem Errichtungsstandort der zu erzeugenden Wand verankert werden. Die Bewehrung 28 kann aber auch durch eine weitere Vorrichtung, beispielsweise mit einem Roboterarm, automatisch errichtet werden und/oder an dem Errichtungsstandort der zu erzeugenden Wand erst erzeugt werden, beispielsweise mittels einer lastgerechten Faserablage.
Die Bewehrung 28 erstreckt sich in dem gezeigten Beispiel vertikal nach oben und weist eine ebene Form auf. Damit kann eine gerade Wand erzeugt werden, in welcher die Bewehrung 28 mittig angeordnet ist. Die Bewehrung 28 weist eine wesentlich größere Erstreckung als das Gegenelement 26 auf.
Die Fertigungsvorrichtung 12 wird in einem Schritt 52 auf einer ersten Seite der Bewehrung 28 angeordnet und die Gegenvorrichtung 18 in einem Schritt 54 auf einer gegenüberliegenden zweiten Seite der Bewehrung 28. Die Anordnung der Fertigungsvorrichtung 12 und die Anordnung der Gegenvorrichtung 18 kann zeitlich unabhängig voneinander erfolgen. Die Gegenvorrichtung 18 und die Fertigungsvorrichtung 12 können auch zuerst angeordnet werden und dann die Bewehrung 28 dazwischen bereitgestellt bzw. angeordnet werden, sodass die Gegenvorrichtung 18 und die Fertigungsvorrichtung auf gegenüberliegenden Seiten der Bewehrung 28 positioniert sind.
In einem Schritt 56 erfolgt ein additives Auftragen eines mineralischen Baustoffs, hier von Beton vor dessen Erhärtung, mittels der Fertigungsvorrichtung 12 von der ersten Seite der Bewehrung 28 aus. Die Auftragung erfolgt schichtweise in horizontaler Richtung. In 1 wird die Düse 16 also durch den Roboterarm 14 der Fertigungsvorrichtung 12 von links nach rechts bewegt, um bei Erreichen eines seitlichen Endes der Bewehrung 28 eine neue Schicht eine Reihe weiter oben links zu beginnen. Wie in 1 zu erkennen ist, sind dort bereits mehrere Schichten aufgetragen worden. Der mineralische Baustoff gelangt bei dem Auftragen durch die Bewehrung 28, hier insbesondere die Durchgangsöffnungen 32, teilweise auf die gegenüberliegende zweite Seite der Bewehrung 28. Dadurch wird die Bewehrung 28 beidseitig eingehüllt, was bei den bereits aufgetragenen Schichten in 1 zu erkennen ist.
Die Düse 16 wird dabei so gehalten, dass der mineralische Baustoff bezogen auf eine Normale 34 der ersten Seite der Bewehrung 28 der Bewehrung schräg von oben von der ersten Seite der Bewehrung 28 erfolgt. Dafür weist die Düse 16 einen Winkel 36 von 30° bis 45° zu der Normalen 34 auf, welcher konstant gehalten wird. Dadurch kann der mineralische Baustoff mit einem Pressdruck sowohl auf die zweite Seite der Bewehrung 28 gefördert werden als auch gegen die darunterliegende, bereits aufgetragene Schicht gedrückt werden, um dort die Anhaftung zu verbessern.
Zudem weist das Verfahren einen Schritt 58 eines Nachführens des Gegenelements 26 durch die Gegenvorrichtung 18 an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens des mineralischen Baustoffs durch die Fertigungsvorrichtung 12 auf. Dadurch kann eine Oberfläche der zu erzeugenden Wand auf der zweiten Seite der Bewehrung 28 geglättet und eine Bildung von Spritzschatten aufgrund einer Abschirmung durch die Textilstränge 30 vermindert werden. Der mineralische Baustoff, welcher durch die Bewehrung 28 an die zweite Seite gelangt, wird durch das Gegenelement 26 gegen die Bewehrung 28 zurückgedrückt und fördert so eine vollständige Umschließung der Bewehrung 28 ohne unerwünschte Hohlräume in der Wand.
Zu diesem Zweck kann das Gegenelement 26 so gehalten werden, dass die Düse 16 mittig relativ zu dem Gegenelement 26 in einem vorgegebenen Abstand positioniert bleibt. Das Gegenelement 26 ist zudem so ausgerichtet, dass dessen der Bewehrung 28 zugewandte Oberfläche parallel zu einer Haupterstreckung der Bewehrung 28 ausgerichtet ist. Das Gegenelement 26 wird beispielsweise synchron zu der Düse 16 bewegt. Zu diesem Zweck kann die Bewegungsvorrichtung 20 jeweilige Steuersignale des Roboterarms 14 der Fertigungsvorrichtung 12 empfangen und/oder die Düse 16 mittels einer Sensorvorrichtung erfassen.
In Schritt 60 ist die Wand fertig erzeugt und das Verfahren wird beendet. Beispielsweise erfolgt dann keine Ausgabe mehr von mineralischem Baustoff. Die Wand ist beispielsweise fertig erzeugt, wenn die Bewehrung 28 vollständig eingehüllt ist und/oder eine gewünschte Geometrie der Wand durch das additive Auftragen erzeugt wurde. In Schritt 60 kann ein Erhärten des mineralischen Baustoffs erfolgen, beispielsweise durch eine chemische Reaktion. Das Erhärten kann bereits mit der Ausgabe des mineralischen Baustoffs oder bereits bei dessen Anmischen beginnen und nach einer vorbestimmten Zeit nach Auftragen der letzten Schicht abgeschlossen sein. Nach dem Erhärten hat die Wand ihre Endfestigkeit erreicht und kann beispielsweise weitere Gebäudeteile tragen.
Bezugszeichenliste

10: System zum Erzeugen einer Wand
12: Fertigungsvorrichtung
14: Roboterarm
16: Düse
18: Gegenvorrichtung
20: Bewegungsvorrichtung
22: Roboterarm
24: Fahrvorrichtung
26: Gegenelement
28: Bewehrung
30: Textilstränge
32: Durchgangsöffnungen
34: Normale
36: Winkel
50: Bereitstellung einer Bewehrung
52: Anordnung der Fertigungsvorrichtung
54: Anordnung der Gegenvorrichtung
56: Additive Auftragung eines mineralischen Baustoffs
58: Nachführung des Gegenelements
60: Beenden des Verfahrens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018008703 [0003]

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Wand, insbesondere einer Gebäudewand, aufweisend wenigstens die folgenden Schritte: - Bereitstellung (50) einer Bewehrung (28), insbesondere einer textilen Bewehrung; - Anordnung (52, 54) einer Fertigungsvorrichtung (12) auf einer ersten Seite der Bewehrung (28) und einer Gegenvorrichtung (18) auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Bewehrung (28); - Additive Auftragung (56) eines mineralischen Baustoffs, insbesondere eines Betons, mittels der Fertigungsvorrichtung (12) von der ersten Seite der Bewehrung (28), wobei der mineralische Baustoff durch die Bewehrung (28) teilweise auf die gegenüberliegende zweite Seite der Bewehrung (28) gelangt; - Nachführung (58) eines Gegenelements (26) auf der zweiten Seite der Bewehrung (28) an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens (56) des mineralischen Baustoffs mittels der Gegenvorrichtung (18), insbesondere um eine Bildung von Spritzschatten zu reduzieren und/oder eine Oberfläche der Wand zu glätten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Nachführung (58) das Gegenelement (26) in einem vorgegebenen Abstand und/oder im Wesentlichen parallel zu der Bewehrung (28) gehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei bei der Nachführung (58) der mineralische Baustoff auf der zweiten Seite der Bewehrung (28) durch das Gegenelement (26) abgestrichen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der Auftragung (56) der mineralische Baustoff bis gegen das Gegenelement (26) durch die Bewehrung (28) gedrückt wird und/oder wobei bei der Auftragung (56) der mineralische Baustoff bis gegen das Gegenelement (26) durch die Bewehrung (28) fließt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auftragung (56) des mineralischen Baustoffes bezogen auf eine Normale (34) der Bewehrung (28) aus einer Richtung schräg von oben von der ersten Seite der Bewehrung (28) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewehrung (28) als textile Bewehrung ausgebildet ist und/oder die Bewehrung (28) durchgängig ausgebildet ist und/oder die Bewehrung (28) als offenmaschige faserbasierte Struktur, insbesondere als gitterförmige faserbasierte Struktur, ausgebildet ist und/oder die Bereitstellung (50) der Bewehrung (28) ein lastpfadgerechtes Anordnen jeweiliger Textilfasern (30) der Bewehrung (28) aufweist und/oder die Bewehrung (28) als selbsttragende Bewehrung ausgebildet ist und/oder das Bereitstellen (50) der Bewehrung (28) ein Stützen der Bewehrung (28) aufweist und/oder wobei die Bewehrung (28) starr oder formbar ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wand direkt an deren Errichtungsstandort erzeugt wird, insbesondere wobei die Bereitstellung (50) der Bewehrung (28) ein Errichten der Bewehrung (28) am Errichtungsstandort der Wand aufweist und/oder eine Verankerung der Bewehrung (28) an einem Boden und/oder insbesondere wobei die additive Auftragung (56) eine Auftragung einer untersten Schicht des mineralischen Baustoffs auf den Boden aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mineralische Baustoff als Mischung, insbesondere als Betonmischung, additiv aufgetragen (56) wird, insbesondere wobei das Verfahren einen Schritt eines Mischens von Bestandteilen des mineralischen Baustoffs in der Fertigungsvorrichtung aufweist.
System (10) zum Erzeugen einer Wand, insbesondere ausgebildet zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das System (10) aufweist: - eine Fertigungsvorrichtung (12), welche dazu ausgebildet ist, einen mineralischen Baustoff additiv aufzutragen (56), wobei der mineralische Baustoff von einer ersten Seite einer Bewehrung (28) aufgetragen wird und dabei durch die Bewehrung (28) teilweise auf eine zweite Seite der Bewehrung (28) gelangt; und - eine Gegenvorrichtung (18), welche ein Gegenelement (26) und eine Bewegungsvorrichtung (20) aufweist, wobei die Bewegungsvorrichtung (20) dazu ausgebildet ist, das Gegenelement (26) auf der zweiten Seite der Bewehrung (28) an einen derzeitigen Ort des additiven Auftragens (56) des mineralischen Baustoffs nachzuführen, insbesondere um eine Bildung von Spritzschatten zu reduzieren und/oder eine Oberfläche der Wand zu glätten.
System (10) nach Anspruch 9, wobei die Fertigungsvorrichtung (12) eine örtlich verlagerbare Düse (16) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den mineralischen Baustoff bei der additiven Auftragung (56) auszugeben, insbesondere wobei die Düse mittels eines Roboterarms (14) der Fertigungsvorrichtung (12) örtlich verlagerbar ist, und wobei die Bewegungsvorrichtung (20) der Gegenvorrichtung (18) dazu ausgebildet ist, das Gegenelement (26) korrespondierend zu der örtlichen Verlagerung der Düse (16) örtlich zu verlagern, insbesondere mittels eines Roboterarms (22) der Bewegungsvorrichtung (20) der Gegenvorrichtung (18).
System (10) nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Bewegungsvorrichtung (20) der Gegenvorrichtung (18) dazu ausgebildet ist, das Gegenelement (26) entlang der zu erzeugenden Wand zu verlagern und/oder das Gegenelement (26) relativ zu der zu erzeugenden Wand zu neigen.
System (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Bewegungsvorrichtung (20) der Gegenvorrichtung (18) eine Fahrvorrichtung (24) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Gegenvorrichtung (18) zu verfahren und/oder wobei die Fertigungsvorrichtung (12) eine Fahrvorrichtung (24) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Fertigungsvorrichtung (12) zu verfahren.
System (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Gegenvorrichtung (18) eine Steuervorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Bewegungsvorrichtung (20) zum Nachführen (58) des Gegenelements (26) in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Fertigungsvorrichtung (12) zu steuern.
System (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Gegenvorrichtung (18) eine Sensorvorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den derzeitigen Ort des additiven Auftragens (56) durch die Fertigungsvorrichtung (12) zu erfassen und wobei die Bewegungsvorrichtung (20) der Gegenvorrichtung (18) dazu ausgebildet ist, das Gegenelement (26) in Abhängigkeit von dem erfassten derzeitigen Ort des additiven Auftragens (56) nachzuführen.