EP4355556A1

EP4355556A1 - Vorrichtung und verfahren zur additiven fertigung eines bauteils und verfahren zur bereitstellung einer vorrichtung zur additiven fertigung

Info

Publication number: EP4355556A1
Application number: EP22734572.5A
Authority: EP
Inventors: Christian Maucher; Matthias Steppich; Franz Winter
Original assignee: Peri SE
Current assignee: Peri SE
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2024-04-24
Also published as: WO2022263535A1; DE102021115715A1; US20240286351A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (3) zur additiven Fertigung eines Bauteils (2) auf einer Arbeitsfläche (5). Die Vorrichtung (3) weist eine Materialausgabeeinheit (6) zur Abscheidung eines Baustoffs auf. Die Vorrichtung (3) weist außerdem eine Aktuatorbaugruppe (8) auf, an der die Materialausgabeeinheit (6) befestigt ist, und die eingerichtet ist, die Materialausgabeeinheit (6) relativ zu der Arbeitsfläche (5) zu bewegen. Die Aktuatorbaugruppe (8) weist wenigstens eine Strebe (9, 21, 22) auf, entlang deren Längsachse (L) die Materialausgabeeinheit (6) bewegbar ist. Es ist vorgesehen, dass zumindest eine der Streben (9, 21, 22) der Aktuatorbaugruppe (8) für eine ausreichende Standsicherheit an einem neben der Arbeitsfläche (5) aufgestellten, von der Strebe (9, 21, 22) unabhängigen Standgerüst (4) befestigbar ist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils und Verfahren zur Bereitstellung einer

Vorrichtung zur additiven Fertigung

Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2021 115 715.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils auf einer Arbeitsfläche, aufweisend eine Materialausgabeeinheit zur Abscheidung eines Baustoffs und eine Aktuatorbaugruppe, an der die Materialausgabeeinheit befestigt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung zur Errichtung eines Bauwerks, aufweisend eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils des Bauwerks.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils auf einer Arbeitsfläche und ein Verfahren zur Bereitstellung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils.

Verfahren zur additiven Fertigung von dreidimensionalen Objekten sind zur Fertigung von beispielsweise Modellen, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten bekannt. Dabei werden Ausgangsmaterialien in Form von Flüssigkeiten, Pulver oder Filamenten aus thermoplastischen Kunststoffen von einem an einem Endeffektor einer Aktuatorbaugruppe befestigten Druckkopf abgeschieden, um auf Grundlage von 3D- Daten des zu fertigenden Objekts das Objekt schichtweise aufzubauen. Ein derartiges Verfahren wird unter anderem auch als "generatives Fertigungsverfahren" oder als "3D-Druck" bezeichnet.

Mittlerweile ist es auch bekannt, additive Fertigungsverfahren zur Fertigung von ganzen Bauwerken oder Teilen von Bauwerken (beispielsweise Wänden oder Schalungen) zu verwenden. Die additive Fertigung von Bauteilen oder ganzen Bauwerken vermag die Produktivität im Bauwesen erheblich zu steigern. Durch den so genannten "3D-Betondruck" werden Bauwerke schneller und zu geringeren Kosten herstellbar. Mithilfe eines 3D-Betondruckers lassen sich Betonstrukturen schnell und kostengünstig realisieren, bei gleichzeitig größter Gestaltungsfreiheit.

3D-Betondrucker werden regelmäßig in der so genannten Portalbauweise bereitgestellt. Dabei wird die Materialausgabeeinheit bzw. der Druckkopf an einem Querträger befestigt, der wiederum zwischen zwei parallel angeordneten Horizontalträgern oberhalb einer Arbeitsfläche verläuft. Der Druckkopf ist entlang der Längsachse des Querträgers bewegbar, wobei sich außerdem auch der Querträger entlang der Längsachse der Horizontalträger vor- und zurückzubewegen vermag. Auf diese Weise ist eine horizontale Bewegung parallel zu der Arbeitsfläche in den vorgesehenen Druckbahnen möglich. Um außerdem eine vertikale Bewegung zu realisieren, um das Bauteil schichtenweise auf der Arbeitsfläche abzuscheiden, sind die Horizontalträger vertikal bewegbar mit entsprechenden Vertikalstreben verbunden, die eine vertikale Führungsschiene ausbilden. Durch den genannten Aufbau kann sich der Druckkopf schließlich in alle drei Raumrichtungen bewegen und additiv Gebäudestrukturen hersteilen.

Auf der Baustelle müssen die Vertikalstreben für eine ausreichende Standsicherheit mit Beschwerungen, wie Betonsteinen, verankert werden, die mit einem Baukran an die entsprechenden Stellen gebracht werden. Zunächst müssen also die Betonsteine an den entsprechenden Positionen bereitgestellt werden, auf denen schließlich die Vertikalstreben befestigt werden. Anschließend kann der Portaldrucker weiter aufgebaut werden.

Der Aufbau des 3D-Betondruckers ist damit insgesamt außerordentlich aufwändig, nicht zuletzt aufgrund der Notwendigkeit eines Baukrans oder gar Schwerlastkrans, nur um die Betonbeschwerungen an die entsprechenden Stellen auf der Baustelle zu transportieren und um den 3D-Drucker zu installieren. Um den Kran überhaupt einsetzen zu können, ist ausreichend Platz auf der Baustelle oder am Straßenrand erforderlich; eventuell muss der Kranplatz aufwändig vorbereitet werden (Einbringen tragfähigen Materials, Einebnen und Verdichten des Kranplatzes etc.). Ferner müssen die Bereiche der Betonbeschwerungen bzw. der Fundamentsteine äußerst genau zueinander eingeebnet und verdichtet werden, damit der Aufbau des 3D-Betondruckers gelingt und die Bauteile anschließend ausreichend genau herstellbar sind.

Nicht zuletzt aus diesem Grunde kommt die additive Fertigung im Bauwesen in der heutigen Praxis noch nicht regelmäßig zum Einsatz.

In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils und eine Anordnung zur Errichtung eines Bauwerks bereitzustellen, deren Aufbau bzw. Bereitstellung gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik effizienter einsetzbar ist.

Schließlich ist es auch Aufgabe der Erfindung, ein gegenüber dem Stand der Technik effizienteres Verfahren zur Installation einer Vorrichtung zur additiven Fertigung bereitzustellen.

Die Aufgabe wird für die Vorrichtung mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich der Anordnung wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 17 gelöst. Bezüglich des Verfahrens zur additiven Fertigung eines Bauteils wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 30 und hinsichtlich des Verfahrens zur Bereitstellung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung durch Anspruch 29 gelöst. Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.

Es ist eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils auf einer Arbeitsfläche vorgesehen.

Das zu fertigende Bauteil kann insbesondere ein Bauwerk, ein Teil eines Bauwerks oder eine Schalung für die Errichtung eines Bauwerks sein. Grundsätzlich können allerdings beliebige dreidimensionale Objekte als das erfindungsgemäße "Bauteil" verstanden werden. Im Rahmen der Erfindung können somit beliebige dreidimensionale Objekte additiv gefertigt werden.

Als Bauwerke können im Rahmen der Erfindung Bauwerke aller Art, insbesondere aber Schutzbauten, wie Gebäude zur Unterbringung und zum Aufenthalt von Menschen oder Tieren, Schutzwälle, Deiche, Schutzräume, Einfriedungen, Wehr- und Befestigungsanlagen, Stadtmauern und Gefängnismauern verstanden werden. Es kann sich bei einem Bauwerk allerdings auch um ein Verkehrs bau werk handeln, beispielsweise um eine Straße, einen Fußgängerweg, eine Brücke oder einen Tunnel. Auch Ver- und Entsorgungsbauwerke wie Brunnen, Klärwerke, Staudämme, Schornsteine oder temporäre Bauwerke können im Rahmen der Erfindung additiv gefertigt werden.

Bei einem Teil eines Bauwerks bzw. einem Bauteil kann es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um eine funktionelle Komponente eines Bauwerks handeln, insbesondere um einen funktionell oder geometrisch zusammenhängenden Teil des Bauwerks, wie zum Beispiel eine Wand, eine Stütze oder eine Treppe. Auch ein Gebäudeteil aus mehreren Bestandteilen des Bauwerks (zum Beispiel ein Stockwerk bzw. eine Etage eines Gebäudes) kann unter dem Begriff "Bauteil" im Rahmen der Erfindung zusammengefasst sein. Auch bei der bereits genannten Schalung kann es sich um ein Bauteil im Rahmen der Erfindung handeln, insbesondere wenn die Schalung anschließend einen Teil des Bauwerks, beispielsweise den äußeren Teil einer Wandung des Bauwerks, bildet.

Es kann ein Untergrund vorgesehen sein, auf dem das Bauteil erreichtet wird. Die Arbeitsfläche erstreckt sich somit vorzugsweise auf der zur Bebauung vorgesehenen Oberfläche des Untergrunds. Bei dem Untergrund kann es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um einen Baugrund und/oder um ein Fundament handeln, auf dem das Bauwerk oder das Bauteil errichtet wird. Bei dem Untergrund kann es sich allerdings auch um ein Stockwerk eines mehrstöckigen Gebäudes oder um einen mobilen, beweglichen Untergrund handeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Bauteil samt Untergrund nach der additiven Fertigung bis zu seinem vorgesehenen Aufstellort zu transportieren. Grundsätzlich kann sich jede Fläche, auf der das Bauteil errichtet werden kann (dauerhaft oder vorübergehend) als Untergrund eignen, auf dem sich die Arbeitsfläche erstreckt.

Es können durch die vorgeschlagene Vorrichtung oder das nachfolgend beschriebene Verfahren auch mehrere Bauteile gefertigt werden, gegebenenfalls auch nicht miteinander zusammenhängende Bauteile. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung eine Materialausgabeeinheit zur Abscheidung eines Baustoffs auf.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit als Düse, Druckkopf oder Extruder ausgebildet ist, um den Baustoff auszubringen.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung außerdem eine Aktuatorbaugruppe auf, an der die Materialausgabeeinheit befestigt ist. Die Aktuatorbaugruppe ist eingerichtet, die Materialausgabeeinheit relativ zu der Arbeitsfläche zu bewegen, insbesondere oberhalb bzw. über der Arbeitsfläche, vorzugsweise parallel und/oder orthogonal zu der Arbeitsfläche.

Vorzugsweise bewegt die Aktuatorbaugruppe die Materialausgabeeinheit entlang einer vorgegebenen Druckbahn. Die Druckbahn kann beispielsweise auf Grundlage von 3D-Daten des Bauteils berechnet werden. Entsprechende Verfahrensschritte sind aus dem herkömmlichen 3D-Druck bereits bekannt. Bei den 3D-Daten des Bauteils kann es sich insbesondere um dreidimensionale CAD-Daten handeln. Das Bauteil kann in den Daten insbesondere durch Punktewolken, Kantenmodelle, Flächenmodelle und/oder Volumenmodelle repräsentiert sein.

Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die eingerichtet ist, um die Aktuatorbaugruppe zur Bewegung der Materialausgabeeinheit anzusteuern. Die Steuereinrichtung kann auch eingerichtet sein, um die Materialausgabeeinheit in Abhängigkeit der Druckbahnen anzusteuern und/oder um die Ausbringung bzw. das Abscheiden des Baustoffs zu regulieren. Grundsätzlich kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, das gesamte Verfahren zur Fertigung des Bauteils oder einzelne Verfahrensschritte des Verfahrens zu steuern und/oder zu regeln.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zur Berechnung der Druckbahn anhand der eingegebenen 3D-Daten eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um aus den 3D- Daten des Bauteils ein virtuelles Modell des Bauteils im bekannten STL-Format ("Standard Triangula- tion/Tesselation Language"-Format) zu berechnen. Im Rahmen des STL-Formats können die Bauteildaten mit Hilfe von Dreiecksfacetten beschrieben werden. Das Prinzip ist bekannt und wird demnach nicht näher beschrieben. Eine STL-Schnittstelle ist eine Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. Vorliegend kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, um aus beliebigen 3D-CAD-Daten zunächst STL-Daten für die Weiterverarbeitung zu berechnen. Die Steuereinrichtung kann allerdings auch eingerichtet sein, bereits 3D-Daten im STL-Format aufzunehmen und weiterzuverarbeiten. Grundsätzlich kann auch ein beliebiges anderes Datenformat vorgesehen sein.

Unabhängig davon, ob die STL-Daten von der Steuereinrichtung selbst erzeugt oder nur an diese übertragen wurden, kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, um anhand der STL-Daten (oder anhand sonstiger 3D-Daten) die Bauteildaten in Druckerdaten für einen 3D-Druck (bzw. für die additive Fertigung) umzuwandeln. Hierfür kann unter anderem vorgesehen sein, die 3D-Daten bzw. STL-Daten in einzelne zu druckende Schichten umzuwandeln (sogenanntes "Slicen"), wonach für die einzelnen Schichten die Druckbahnen berechnet werden, um die Bewegungen der Materialausgabeeinheit vorzugeben.

An dieser Stelle sei betont, dass die Aktuatorbaugruppe die Materialausgabeeinheit nicht zwingend anhand vorgegebener Druckbahnen - und insbesondere nicht automatisiert - bewegen muss. Es kann auch eine manuelle elektronische Ansteuerung der Aktuatorbaugruppe (beispielsweise mit einer Fernbedienung) oder sogar eine manuelle mechanische Bedienung der Aktuatorbaugruppe durch einen Bediener vorgesehen sein. Insofern nachfolgend auf eine Steuerung entlang vorgegebener Druckbahnen Bezug genommen wird, so ist dies nicht einschränkend zu verstehen.

Erfindungsgemäß weist die Aktuatorbaugruppe wenigstens eine Strebe auf, entlang deren Längsachse die Materialausgabeeinheit bewegbar ist.

Mittels der Aktuatorbaugruppe vermag die Materialausgabeeinheit den Baustoff schichtweise abzuscheiden, vorzugsweise entlang der vorgegebenen Druckbahn. Für die Bewegung der Materialausgabeeinheit mittels der Aktuatorbaugruppe entlang der Strebe(n) kann ein Aktuator oder können mehrere Aktuatoren vorgesehen sein, die beispielsweise von der bereits genannten Steuereinrichtung einzeln oder in Gruppen entsprechend ansteuerbar sind. Auch eine manuelle Ansteuerung bis hin zu einer rein manuellen Bewegungseinleitung, kann vorgesehen sein - auf Aktuatoren kann in diesem Fall gegebenenfalls sogar verzichtet werden, wobei die Aktuatoren auch ausgebildet sein können, die manuell / mechanisch eingeleitete Bewegung zu unterstützen.

Die Aktuatorbaugruppe kann schließlich für eine horizontale und/oder vertikale Bewegung der Materialausgabeeinheit sorgen, indem die Materialausgabeeinheit entlang entsprechend ausgerichteter Streben bewegt wird.

Insofern im Rahmen der Erfindung von einer "vertikalen" oder "horizontalen" Richtung gesprochen wird, so ist die vertikale Richtung bezogen auf das Lot zu dem Untergrund bzw. zu der Arbeitsfläche und die horizontale Richtung hierzu rechtwinklig zu verstehen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die zumindest eine Strebe für eine ausreichende Standsicherheit bzw. Kippsicherheit an einem neben oder auf der Arbeitsfläche aufgestellten, von der Strebe unabhängigen Gerüst, insbesondere Standgerüst, befestigbar ist.

Auf diese Weise kann die zumindest eine Strebe, die für sich genommen keine ausreichende Standsicherheit aufweist, insofern diese überhaupt aufstellbar ist, an einem auf der Baustelle vorzugsweise ohnehin vorhandenen Gerüst bzw. Standgerüst befestigt werden. Bei dem Gerüst handelt es sich demnach vorzugsweise um ein Standardgerüst der Bautechnik (beispielsweise um ein Fassadengerüst, um ein Traggerüst oder um einen Gerüstturm), das zur Errichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorteilhaft verwendbar ist, vorzugsweise ohne selbst Bestandteil der Vorrichtung zu sein.

Dadurch, dass die Vorrichtung mittels der Streben ausreichend stand- bzw. kippsicher an dem Standgerüst befestigbar ist, ist die Bereitstellung und damit der Einsatz der Vorrichtung effizienter und flexibler möglich. Insbesondere kann damit ein 3D-Betondrucker mit vergleichsweise geringem Aufwand auf einer Baustelle installiert bzw. montiert werden.

Anstelle von separaten Betonbeschwerungen zur standsicheren Befestigung/Verankerung von beispielsweise Vertikalstreben des 3D-Betondruckers, kann somit auf vorteilhafte Weise das Standgerüst verwendet werden, das die Aufgabe übernimmt, den Streben und damit der Vorrichtung insgesamt eine ausreichende Stand- bzw. Kippsicherheit zu gewähren. Ein Baukran oder gar Schwerlastkran zum Aufbau des 3D-Betondruckers ist damit nicht mehr unbedingt notwendig.

Durch die hohe Traglast der verwendeten Gerüstabschnittsbereiche bzw. der Standgerüste können die Streben der Vorrichtung außerdem kleiner dimensioniert werden, was den Aufbau der Vorrichtung noch weiter erleichtert.

Durch den vorgeschlagenen Aufbau der Vorrichtung ist es künftig möglich, ein auf einer Baustelle bereits vorhandenes Gerüst mit geringem Aufwand zu einem 3D-Betondrucker zu erweitern.

Auch der Abbau der Vorrichtung ist gegenüber dem Stand der Technik erleichtert. Nachdem alle zu druckenden Bauteile bzw. Gebäudeteile fertiggestellt sind, kann das Druckportal (Aktuatorbaugruppe mit Materialausgabeeinheit, sowie die Streben) von den Gerüstabschnitten bzw. Standgerüsten einfach gelöst und abtransportiert werden. Die Standgerüste selbst und beispielsweise ein daran angebundenes Fassadengerüst können noch auf der Baustelle verbleiben und für noch fertigzustellende Außenarbeiten und/oder für den Aufbau eines Daches verwendet werden.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine der Streben eine winklig, vorzugsweise orthogonal, zu der Arbeitsfläche ausgerichtete Vertikalstrebe ist, entlang deren Längsachse die Materialausgabeeinheit bewegbar ist, um den Baustoff schichtenweise abzuscheiden.

Es kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit an einem Endeffektor der Aktuatorbaugruppe befestigt ist und von der Aktuatorbaugruppe entlang der Druckbahn bewegt wird. Vorzugsweise ist der Endeffektor dabei als Laufkatze einer als Portalkraneinheit ausgebildeten Aktuatorbaugruppe ausgebildet, und entlang der Vertikalstrebe(n) vertikal bewegbar. Ein derartiges System ist auch unter dem Begriff "Portaldrucker" bekannt. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei der zumindest einen Strebe, die aus Gründen der ausreichenden Standsicherheit an dem Standgerüst befestigt ist, um zumindest eine der genannten Vertikalstreben handelt. Grundsätzlich kann es sich bei der Strebe aber auch um zumindest eine horizontal oder diagonal verlaufende Strebe handeln (beispielsweise um den nachfolgend genannten Horizontalträger oder Querträger).

Die Aktuatorbaugruppe kann auch als Roboter oder Roboterarm, insbesondere als Industrie-Roboter, ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Sechs-Achs-Roboter oder ein anderes Bewegungssystem, zum Beispiel ein Hexapod oder ein Fünf-Achs-System oder auch eine Kombination aus mehreren Bewegungseinheiten vorgesehen sein, um die Materialausgabeeinheit horizontal und/oder vertikal zu bewegen. Auch schwenkbare und/oder teleskopisch ausziehbare Bewegungseinheiten können zur Ausbildung der Aktuatorbaugruppe vorgesehen sein.

Die Aktuatorbaugruppe kann ausgebildet sein, die Materialausgabeeinheit in zumindest einem Translationsfreiheitsgrad, vorzugsweise in zumindest zwei Translationsfreiheitsgraden, und ganz besonders bevorzugt in allen drei Translationsfreiheitsgraden zu bewegen, um den Baustoff auszubringen. Die Bewegung entlang des dritten (vertikalen) Translationsfreiheitsgrades wird vorzugsweise durch die Bewegung entlang der Längsachse der Vertikalstrebe(n) ermöglicht (es kann aber zum Beispiel auch vorgesehen sein, die vertikale Bewegung durch eine Aufhängung der Materialausgabeeinheit und der wenigstens einen Strebe der Aktuatorbaugruppe zu ermöglichen, beispielsweise in Verbindung mit einem Seilzug und einer Hydraulik). Insbesondere eine entlang aller Translationsfreiheitsgrade bewegliche Materialausgabeeinheit ermöglicht eine flexible Fertigung beliebiger dreidimensionaler Bauwerke oder dreidimensionaler Bauteile von Bauwerken auf dem Untergrund.

Die Materialausgabeeinheit kann sogar in zumindest vier Freiheitsgraden bewegt werden, insbesondere in allen drei Translationsfreiheitsgraden und zumindest einem Rotationsfreiheitsgrad. Besonders bevorzugt kann eine Bewegung entlang fünf Freiheitsgraden (vorzugsweise alle drei Translationsfreiheitsgrade und zwei Rotationsfreiheitsgrade) und ganz besonders bevorzugt entlang aller sechs Freiheitsgrade vorgesehen sein. Insbesondere wenn die Materialausgabeeinheit in allen Translationsfreiheitsgraden und ergänzend in einem oder mehreren Rotationsfreiheitsgraden beweglich ist, können die einzelnen Druckbahnen mit höchster Flexibilität abgeschieden werden. Auf diese Weise kann die Geometrie des Bauteils nahezu beliebig vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Verkippen der Materialausgabeeinheit und/oder eine Drehung der Materialausgabeeinheit während des Abscheidens des Baustoffs vorgesehen sein.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest zwei der genannten Vertikalstreben aufweist, die entlang der Arbeitsfläche voneinander beabstandet sind und die gemeinsam eine erste Gruppe von Vertikalstreben ausbilden. Die erste Gruppe von Vertikalstreben kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Vertikalstreben aufweisen, beispielsweise auch drei Vertikalstreben oder mehr, vier Vertikalstreben oder mehr, fünf Vertikalstreben oder mehr, sechst Vertikalstreben oder noch mehr Vertikalstreben.

Vorzugsweise sind alle Vertikalstreben der ersten Gruppe in einer Flucht, also entlang einer geraden Linie, angeordnet. Grundsätzlich können die Vertikalstreben der ersten Gruppe aber auch entlang einer kurvigen Linie angeordnet sein, beispielsweise auch entlang des Umfangs eines Kreises angeordnet sein.

In einer Weiterbildung kann außerdem vorgesehen sein, dass die Vorrichtung zumindest zwei weitere der genannten Vertikalstreben aufweist, die entlang der Arbeitsfläche voneinander und von den Vertikalstreben der ersten Gruppe beabstandet sind und die gemeinsam eine zweite Gruppe von Vertikalstreben ausbilden.

Die zweite Gruppe von Vertikalstreben kann grundsätzlich eine beliebige Anzahl von Vertikalstreben aufweisen, beispielsweise auch drei Vertikalstreben oder mehr, vier Vertikalstreben oder mehr, fünf Vertikalstreben oder mehr, sechst Vertikalstreben oder noch mehr Vertikalstreben.

Vorzugsweise sind alle Vertikalstreben der zweiten Gruppe in einer Flucht, also entlang einer geraden Linie, angeordnet. Grundsätzlich können die Vertikalstreben der zweiten Gruppe aber auch entlang einer kurvigen Linie angeordnet sein, beispielsweise auch entlang des Umfangs eines Kreises angeordnet sein.

Es kann auch vorgesehen sein, dass noch weitere Gruppen von Vertikalstreben vorgesehen sind, beispielsweise eine dritte Gruppe von Vertikalstreben, eine vierte Gruppe von Vertikalstreben, eine fünfte Gruppe von Vertikalstreben, eine sechste Gruppe von Vertikalstreben oder noch mehr Gruppen von Vertikalstreben, mit jeweils von den anderen Gruppen und voneinander beabstandeten Vertikalstreben.

Insofern mehrere Gruppen von Vertikalstreben vorgesehen sind, weisen alle Gruppen vorzugsweise dieselbe Anzahl von Vertikalstreben auf. Dies ist allerdings nicht unbedingt erforderlich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass alle Vertikalstreben an der Aktuatorbaugruppe befestigt sind.

Wenn mehrere Vertikalstreben verwendet werden kann die Stabilität und Standsicherheit der Vorrichtung weiter verbessert sein, insbesondere wenn die Aktuatorbaugruppe mit allen Vertikalstreben unmittelbar (bevorzugt) oder zumindest mittelbar verbunden ist. Es kann genau ein Aktuator vorgesehen sein, um die an mehreren oder allen Vertikalstreben befestigte Aktuatorbaugruppe vertikal entlang der Längsachsen der Vertikalstreben gleichmäßig zu bewegen. Es können aber auch mehrere Aktuatoren vorgesehen sein, beispielsweise ein Aktuator pro Gruppe von Vertikalstreben oder ein Aktuator pro Vertikalstrebe, die die Aktuatorbaugruppe vorzugsweise synchronisiert entlang der Längsachsen der Vertikalstreben gleichmäßig bewegen.

Es kann außerdem ein Aktuator oder mehrere Aktuatoren vorgesehen sein, um die Materialausgabeeinheit mittels der Aktuatorbaugruppe parallel zu der Arbeitsfläche zu bewegen. Es kann beispielsweise ein Aktuator pro Freiheitsgrad vorgesehen sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vertikalstreben orthogonal zu der Arbeitsfläche ausgerichtet sind.

Grundsätzlich kann aber auch eine von 90° abweichende winklige Anordnung der Vertikalstreben zu der Arbeitsfläche vorgesehen sein, beispielsweise ein Aufstellwinkel zwischen 45° und 90°, vorzugsweise jedoch ein Aufstellwinkel zwischen 80° und 90°, besonders bevorzugt ein Aufstellwinkel zwischen 85° und 90°, insbesondere ein Aufstellwinkel von im Wesentlichen 90°.

Vorzugsweise ist der Ausrichtung bzw. der Aufstellwinkel aller Vertikalstreben der Vorrichtung identisch.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere der genannten Streben der Aktuatorbaugruppe ein parallel (oder zumindest im Wesentlichen parallel) zu der Arbeitsfläche ausgerichteter Horizontalträger ist, entlang dessen Längsachse die Materialausgabeeinheit bewegbar ist, um den Baustoff parallel zu der Arbeitsfläche entlang einer ersten Raumrichtung abzuscheiden.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind genau zwei Gruppen von Vertikalstreben vorgesehen, wobei jeder Gruppe genau ein Horizontalträger zugeordnet ist, der an den Vertikalstreben der zugeordneten Gruppe befestigt ist. Vorzugsweise sind die Vertikalstreben der beiden Gruppen und die Horizontalträger dabei derart angeordnet, dass die Horizontalträger parallel zueinander versetzt über oder neben der Arbeitsfläche verlaufen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der zumindest eine Horizontalträger an genau einer der Vertikalstreben oder an allen Vertikalstreben einer gemeinsamen Gruppe von Vertikalstreben befestigt ist und entlang der Längsachsen der Vertikalstreben beweglich ist.

Ferner kann in einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit an dem Horizontalträger befestigt ist, insbesondere wenn genau ein Horizontalträger vorgesehen ist. Die Materialausgabeeinheit kann somit entlang der Längsachse des Horizontalträgers bewegbar sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine weitere der Streben der Aktuatorbaugruppe ein parallel zu der Arbeitsfläche ausgerichteter Querträger ist, entlang dessen Längsachse die Materialausgabeeinheit bewegbar ist, um den Baustoff parallel zu der Arbeitsfläche entlang einer zweiten Raumrichtung abzuscheiden, und der an genau einem der Horizontalträger oder an zwei sich gegenüberliegend angeordneten Horizontalträgern befestigt ist, wobei die Materialausgabeeinheit an dem Querträger befestigt ist.

Die Materialausgabeeinheit kann somit entlang der Längsachse des Querträgers bewegbar sein, wobei der Querträger relativ zu dem Horizontalträger bewegbar sein kann. Auf diese Weise kann eine besonders flexible Bewegbarkeit der Materialausgabeeinheit ermöglicht werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit über die Arbeitsfläche bewegbar ist, indem der Horizontalträger um die Längsachse der Vertikalstrebe schwenkbar ausgebildet ist. Der Horizontalträger kann hierzu über ein Drehgelenk verfügen oder über ein Drehgelenk an die Vertikalstrebe angebunden sein.

Es kann alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass der Querträger relativ zu dem Horizontalträger schwenkbar ausgebildet ist. Der Querträger kann hierzu über ein Drehgelenk verfügen oder über ein Drehgelenk an den Horizontalträger angebunden sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit über die Arbeitsfläche bewegbar ist, indem die Materialausgabeeinheit entlang des Horizontalträgers oder vorzugsweise entlang des Querträgers linear bewegbar ist. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass die der Querträger entlang des Horizontalträgers linear bewegbar ist.

In der besonders bevorzugten Ausgestaltung der Aktuatorbaugruppe als Portalkransystem kann die Materialausgabeeinheit linear entlang des Querträgers bewegbar sein, während sich der Querträger zwischen zwei Horizontalträgern erstreckt und linear entlang der Horizontalträger bewegbar ist, und wobei die beiden Horizontalträger vertikal entlang der Vertikalstreben bewegbar sind. Auf diese Weise kann die Materialausgabeeinheit schließlich entlang aller drei Translationsfreiheitsgrade bewegt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vertikalstrebe, der Horizontalträger und/oder der Querträger jeweils starre, längliche Bauteile sind, vorzugsweise Balken, beispielsweise Stahlprofilbalken. Gegebenenfalls können die Vertikalstrebe, der Horizontalträger und/oder der Querträger im Rahmen der Erfindung aber auch als Seile, insbesondere Drahtseile, vorzugsweise Stahlseile, verstanden werden bzw. als solche ausgebildet sein. Die Vertikalstrebe kann eine Führungsschiene für die Aktuatorbaugruppe aufweisen oder als Führungsschiene für die Aktuatorbaugruppe ausgebildet sein.

Die Vertikalstrebe, der Horizontalträger und/oder der Querträger können jeweils einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Eine mehrteilige Ausgestaltung ist dabei bevorzugt, da dies die Montage bzw. den Aufbau der Vorrichtung auf der Baustelle, den Transport, die Lagerung und die Modularität der Vorrichtung verbessern kann.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die zumindest eine Vertikalstrebe entlang der Längsachse mehrteilig aus einzelnen, miteinander verbindbaren Modulstreben ausgebildet ist.

Eine mehrteilige Ausgestaltung der Vertikalstrebe kann beispielsweise vorteilhaft sein, da dann untere Abschnitte des Vertikalträgers bereits abgebaut bzw. demontiert werden können, während das Bauteil auf einer darüber befindlichen Höhenlage weiterhin gefertigt wird. In dem unteren Abschnitt kann dann bereits während der Fertigung des Bauteils Bauraum freigegeben werden, beispielsweise um weiterführende Montagearbeiten an dem Bauteil durchführen zu können und/oder um ein Fassadengerüst zu errichten.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Baustoff ein fließfähig angemischter Beton ("Frischbeton") oder Mörtel ist.

Vorzugsweise wird eine Betonrezeptur mit kleiner Gesteinskörnung angestrebt. Insbesondere kann ein Beton vorgesehen sein, der schnell abbindet und insbesondere eine hohe Grünstandfestigkeit aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Beton eines oder mehrere Additive aufweist, beispielsweise um ein zu schnelles Austrocknen zu verhindern, um die Pumpfähigkeit zu erhöhen und/oder um die Farbe zu modifizieren.

Alternativ zur Verwendung von Beton oder Mörtel als Baustoff kann aber auch ein beliebiger anderer Baustoff vorgesehen sein, der sich zur Fertigung bzw. zur Errichtung von Bauwerken oder deren Bauteilen eignen kann, insbesondere Polymerbeton, Gips, Lehm, ein Kunststoff, vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, aber auch Metalle oder Legierungen. Im Rahmen der Erfindung können grundsätzlich beliebige Baustoffe vorgesehen sein.

Grundsätzlich kann das Bauteil aus einem, zwei, drei, vier oder noch mehr Ausgangsmaterialien bzw. Baustoffen hergestellt werden. Beispielsweise können verschiedene Betonmischungen, Kunststoffe, Metalle und/oder Legierungen beliebig miteinander kombiniert werden. Die Materialausgabeeinheit kann ausgebildet sein, um den Baustoff in einer definierten Form auszubringen, beispielsweise in Druckbahnen mit rechteckigen oder runden Kanten. Die einzelnen Druckbahnen können im Querschnitt beispielsweise rechteckig (quadratisch oder länglich), rund oder oval ausgebracht werden. Vorzugsweise gibt die Materialausgabeeinheit den Baustoff in der vorgesehenen Wandungsdicke des zu druckenden Bauteils aus.

Die Materialausgabeeinheit kann optional seitliche Führungsschenkel aufweisen, insbesondere zwei sich gegenüberliegende Führungsschenkel, um den Baustoff während des Ausbringens seitlich zu stabilisieren und/oder in Form zu bringen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit ausgebildet ist, um wahlweise Druckbahnen mit verschiedener Querschnittsgeometrie abzuscheiden und/oder dass die Materialausgabeeinheit an der Aktuatorbaugruppe manuell oder vorzugsweise automatisch austauschbar ist, oder dass an der Aktuatorbaugruppe mehrere Materialausgabeeinheiten angeordnet sind, die wahlweise sequentiell oder parallel verwendet werden, wobei jede Materialausgabeeinheit zum Abscheiden von Druckbahnen mit einer spezifischen Querschnittsgeometrie eingerichtet ist.

Es kann optional außerdem vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit ausgebildet ist, um wahlweise Druckbahnen aus verschiedenen Baustoffen abzuscheiden und/oder dass die Materialausgabeeinheit manuell oder vorzugsweise automatisch austauschbar ist, oder dass an der Aktuatorbaugruppe mehrere Materialausgabeeinheiten angeordnet sind, wobei jede Materialausgabeeinheit zum Abscheiden eines spezifischen Baustoffes eingerichtet ist. Die Flexibilität der Vorrichtung kann durch die Möglichkeit, verschiedene Baustoffe und/oder verschiedene Querschnittsgeometrien abzuscheiden, weiter verbessert sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Strebe, insbesondere die Vertikalstrebe, wenigstens ein primäres Befestigungselement zur Befestigung an dem Standgerüst aufweist.

Insofern die Streben, beispielsweise die Vertikalstreben, aus den einzelnen, entlang der Längsachse miteinander verbindbaren Modulstreben ausgebildet sind, kann in einer diesbezüglichen Weiterbildung vorgesehen sein, dass jede der Modulstreben wenigstens eines der primären Befestigungselemente aufweist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die zumindest eine Strebe (insbesondere die zumindest eine Vertikalstrebe) zur Befestigung an dem Standgerüst mehrere entlang der Längsachse verteilt angeordnete primäre Befestigungselemente aufweist, die vorzugsweise äquidistant voneinander beabstandet sind. In einer Weiterbildung kann außerdem auch vorgesehen sein, dass die zumindest eine Strebe (insbesondere die zumindest eine Vertikalstrebe) wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Höhenlage entlang der Längsachse angeordnete, voneinander beabstandete primäre Befestigungselemente aufweist.

Durch die vorstehend vorgeschlagenen Varianten zur Verteilung der primären Befestigungselemente entlang der Längsachse und/oder auf einer gemeinsamen Höhenlage kann die Stabilität der Verbindung zwischen Strebe und Standgerüst verbessert sein.

Bei dem primären Befestigungselement kann es sich insbesondere um einen Haken oder um eine Öse handeln. Es kann sich bei dem primären Befestigungselement aber auch um eine Auflagefläche oder um eine Rohrkupplung handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem primären Befestigungselement um einen Haken, der in eine Öse einer an dem Standgerüst ohnehin vorhandenen Gerüstrosette einhängbar ist.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass das primäre Befestigungselement als Haken, Keilelement, Gerüstkupplung, Schraubelement, Klemmelement, Rastausnehmung oder als Kombination hiervon ausgebildet ist.

Als Beispiel für ein geeignetes primäres Befestigungselement sei insbesondere auf eine Kombination aus Haken bzw. "Keilkopf und Keilelement verwiesen, um einen selbstsichernden Riegelanschluss bereitzustellen (beispielsweise als "Gravity Lock System" der Anmelderin bekannt, vgl. beispielsweise EP 0 876 541 B1). Beim Einlegen des Keilkopfes in ein korrespondierendes sekundäres Befestigungselement (beispielsweise eine Rastausnehmung in einer nachfolgend genannten Lochscheibe bzw. Rosette) vermag das Keilelement durch seine eigene Schwerkraft in das Loch bzw. in die Rastausnehmung einzudringen und den Haken bzw. Keilkopf in der Rastausnehmung zu verriegeln. Dadurch kann ein schneller und sicherer Aufbau der Vorrichtung gewährleistet werden.

Auch Klammerkupplungen, Doppeldornkupplungen, Distanzkupplungen, Normalkupplungen, Keilkopfkupplungen (wie beispielsweise in der DE 37 02 057 A1 beschrieben) oder ein Riegel für ein so genanntes "Cuplock-System" (vgl. beispielsweise US 10,047,531 B2) kann vorgesehen sein, um das primäre Befestigungselement zu implementieren.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Errichtung eines Bauwerks, aufweisend eine Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils des Bauwerks gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen und das Standgerüst bzw. wenigstens ein Standgerüst. Die zumindest eine Strebe (insbesondere die zumindest eine Vertikalstrebe) ist an dem wenigstens einen Standgerüst befestigt. In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Standgerüst wenigstens ein sekundäres Befestigungselement aufweist, an dem das primäre Befestigungselement der Vertikalstrebe befestigbar ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das sekundäre Befestigungselement als Haken, Keilelement, Gerüstkupplung, Schraubelement, Klemmelement, Rastausnehmung oder als Kombination hiervon ausgebildet ist, vorzugsweise als Rastausnehmung oder Öse in einer Lochscheibe.

Als Beispiel für ein geeignetes sekundäres Befestigungselement sei insbesondere auf eine Lochscheibe bzw. Rosette mit mehreren Rastausnehmungen bzw. Löchern verwiesen, die in Kombination mit dem primären Befestigungselement der Strebe (insbesondere mit dem beschriebenen Keilkopf-Keilelement-Sys- tem bzw. "Gravity Lock System") verwendbar ist. Auch sekundäre Befestigungselemente, die sich in Verbindung mit Klammerkupplungen, Doppeldornkupplungen, Distanzkupplungen, Normalkupplungen, Keilkopfkupplungen oder einem Riegel für ein so genanntes "Cuplock-System" eignen können vorgesehen sein.

Es kann sich bei dem sekundären Befestigungselement aber auch um eine Auflagefläche oder um eine Rohrkupplung handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei dem sekundären Befestigungselement um eine Öse einer an dem Standgerüst ohnehin vorhandenen Gerüstrosette.

Es können somit herkömmliche, an vertikalen Gerüststielen des Standgerüstes vorhandene Aufnahmevorrichtungen (wie Gerüstrosetten) verwendet werden, in die das primäre Befestigungselement bzw. in die die Vertikalstreben eingesteckt bzw. eingehängt werden können, um die Vorrichtung mit den Standgerüsten zu verbinden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass jede der Streben (insbesondere Vertikalstreben) an einem Standgerüst befestigt ist. Vorzugsweise ist jede der Streben bzw. Vertikalstreben an einem eigenen Standgerüst befestigt, insbesondere an Standgerüsten, die jeweils freistehend voneinander beabstandet sind (auf oder neben der Arbeitsfläche).

Es kann gegebenenfalls aber auch vorgesehen sein, dass mehrere Vertikalstreben an einem gemeinsamen Standgerüst befestigt sind, beispielsweise alle Vertikalstreben einer gemeinsamen Gruppe von Vertikalstreben.

Die einzelnen Standgerüste können gegebenenfalls auch miteinander oder mit einer angrenzenden Struktur wie einem Gebäude oder einem Felsen verbunden sein, um die Standsicherheit insgesamt weiter zu erhöhen. In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Vertikalstrebe hängend an dem Standgerüst befestigt ist.

Aus einer hängenden Befestigung können sich mehrere Vorteile ergeben.

Insbesondere kann die Höhe, in der die Vertikalstreben und damit die gesamte Vorrichtung an dem Standgerüst befestigt wird, äußerst flexibel sein. Die Höhe der Vorrichtung kann bedarfsweise auch an den Baufortschritt angepasst werden, indem die Vertikalstreben je nach Baufortschritt aus dem Standgerüst ausgehängt und in einer höheren Position wieder eingehängt werden. Dieser Vorteil kommt mitunter insbesondere dann zum Tragen, wenn die Vertikalstreben modular bzw. mehrteilig ausgebildet sind, wie vorstehend ausgeführt. In diesem Fall ist es möglich, Teile der Vertikalstrebe in einem unteren Abschnitt abzubauen und optional am oberen Ende wieder anzubringen. Die Vertikalstrebe kann dadurch insgesamt kürzer sein, da deren vertikale Position mit dem Baufortschritt anpassbar ist.

Ferner kann der Platzbedarf der Vorrichtung reduziert sein, wenn die Vertikalstreben hängend montierbar sind, da dann der untere Abschnitt der Standgerüste frei bleibt, beispielsweise für die gleichzeitige Errichtung eines Fassadengerüstes. Wie bereits ausgeführt, kann insbesondere eine modulare Vertikalstrebe bereits im unteren Bereich demontiert werden, um bedarfsweise Platz für die weitere Bearbeitung des Bauteils oder ein Fassadengerüst freizugeben.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Standgerüst aus mehreren miteinander verbundenen horizontalen Gerüststielen, vertikalen Gerüststielen und/oder diagonalen Gerüststielen ausgebildet ist.

Das Standgerüst kann beispielsweise zumindest zwei vertikale Gerüststiele aufweisen, die jeweils sekundäre Befestigungselemente aufweisen, und die über die sekundären Befestigungselemente mit horizontalen und/oder diagonalen Gerüststielen miteinander verbunden sind, wobei die horizontalen und/oder diagonalen Gerüststiele vorzugsweise dieselben Befestigungselemente zur Verbindung mit den sekundären Befestigungselementen aufweisen, wie die Streben bzw. Vertikalstreben der Aktuatorbaugruppe.

Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Standgerüst zumindest vier vertikale Gerüststiele aufweist, die vorzugsweise parallel zueinander ausgerichtet sind. Die zumindest vier vertikalen Gerüststiele können schließlich mit horizontalen und/oder vertikalen Gerüststielen miteinander verbunden sein. Insbesondere durch einen solchen Aufbau vermag das Standgerüst alleine bzw. selbstständig aufrecht zu stehen. Die Strebe, insbesondere die Vertikalstrebe der Aktuatorbaugruppe, ist vorzugsweise an wenigstens einem der zumindest vier vertikalen Gerüststiele befestigt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann also vorgesehen sein, dass die sekundären Befestigungselemente an den vertikalen Gerüststielen des Standgerüsts angeordnet sind. Dabei weist vorzugsweise jeder vertikale Gerüststiel mehrere entlang seiner Längsachse verteilt angeordnete sekundäre Befestigungselemente auf. Gemäß dieser Weiterbildung kann ergänzend insbesondere vorgesehen sein, dass die horizontalen Gerüststiele und/oder die diagonalen Gerüststiele über die sekundären Befestigungselemente der vertikalen Gerüststiele an den vertikalen Gerüststielen befestigt sind.

Insbesondere kann es sich um ein Standardgerüst der Bautechnik handeln. Entsprechende Gerüstaufbautechniken sind ausreichend bekannt, weshalb auf weitere Details vorliegend verzichtet wird. Die Erfindung eignet sich grundsätzlich zur Verwendung mit beliebigen Gerüsten bzw. Standgerüsten, besonders vorteilhaft allerdings für Standgerüste mit über Gerüstrosetten und Riegelköpfe verbundene Gerüststiele, da die Gerüstrosetten vorteilhaft zum Einhaken der Vertikalstreben wiederverwendbar sein können.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Standgerüst einzelne, höhenverstellbare Standfüße aufweist.

Vorzugsweise lassen sich die Standgerüste oder Gerüstabschnitte der Standgerüste über Fußspindeln bzw. Gerüstspindeln oder ähnlichem in der Ausrichtung variierten, um die Vorrichtung korrekt installieren und ausrichten zu können.

Hierdurch kann die Standsicherheit weiter erhöht werden. Außerdem können Höhenunterschiede und Unebenheiten des Untergrundes ausgeglichen werden, wodurch ein vorhergehendes Einebnen bzw. Nivellieren des Untergrundes gegebenenfalls entfallen kann.

Zur weiteren Verbesserung kann außerdem vorgesehen sein, dass das Standgerüst, insbesondere die Vertikalstiele, teilweise mit einer integrierten Wasserwaage ausgestattet sind. Auf diese Weise kann eine Ausrichtung des Standgerüsts, beispielsweise durch Höhenverstellung der Standfüße, schnell und komfortabel möglich sein.

Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Anordnung wenigstens eine Beschwerung aufweist, die mit dem bodenseitigen Ende des Standgerüsts verbunden ist oder die an bzw. in dem Standgerüst im Bereich des bodenseitigen Endes angeordnet ist (beispielsweise eingebracht ist), um das Standgerüst für eine ausreichende Standsicherheit zu beschweren.

Eine Beschwerung ist aber nicht unbedingt erforderlich.

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Beschwerung ein auf einer Baustelle befüllbarer Flüssigkeitstank ist, insbesondere ein Wassertank. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Standgerüsts für die Befestigung der Vertikalstreben der Vorrichtung können sich neben den bereits genannten Vorteilen auch weitere Vorteile durch Synergieeffekte ergeben.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Anordnung ein mit dem wenigstens einen Standgerüst verbundenes Fassadengerüst aufweist.

Insbesondere wenn das Bauwerk bereits teilweise gefertigt (gedruckt) wurde, wenn also beispielsweise das Erdgeschoss fertiggestellt wurde, kann zwischen der Portalstruktur und den gedruckten Außenwänden das Fassadengerüst aufgebaut werden, welches wie im herkömmlichen Bau dazu verwendet wird, beispielsweise die Außenwände zu verputzen, Fassaden anzubringen, Fenster zu installieren oder ein Dach aufzubauen. Dieser Vorteil ergibt sich insbesondere in Kombination mit einer mehrteiligen Vertikalstrebe, wie vorstehend bereits erwähnt. Die Vertikalstrebe kann dann im unteren Bereich zumindest teilweise demontiert werden, wodurch Platz zum Aufbau des Fassadengerüsts freigegeben werden kann, während die Vorrichtung in einer darüberliegenden Höhenlage nach wie vor das Bauteil weiter additiv fertigen kann.

Das Standgerüst kann somit einerseits die Standsicherheit der Vorrichtung und andererseits die Standsicherheit des Fassadengerüsts gewährleisten. Das Fassadengerüst und die Vertikalstreben können insbesondere gemeinsam an dem oder den Standgerüsten befestigt sein.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass das Standgerüst grundsätzlich auch Teil des Fassadengerüstes sein kann oder als Fassadengerüst ausgebildet sein kann.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Anordnung eine mit dem wenigstens einen Standgerüst verbundene Baustellenüberdachung aufweist.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Anordnung einen sich zwischen mehreren der Standgerüste erstreckenden Baustellensichtschutz aufweist.

Grundsätzlich sind auch noch weitere vorteilhafte Verwendungen des Standgerüsts möglich. Die vorstehenden Beispiele sind somit nicht einschränkend zu verstehen.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils auf einer Arbeitsfläche, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Abscheiden eines Baustoffs aus einer Materialausgabeeinheit; b) Bewegen der Materialausgabeeinheit relativ zu der Arbeitsfläche (vorzugsweise entlang vorgegebener Druckbahnen) mittels einer Aktuatorbaugruppe, an der die Materialausgabeeinheit befestigt ist, wobei die Materialausgabeeinheit entlang der Längsachse zumindest einer Strebe der Aktuatorbaugruppe bewegt wird, die an einem neben der Arbeitsfläche aufgestellten, von der Vertikalstrebe unabhängigen Standgerüst befestigt ist.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass zunächst ein unterer Abschnitt des Bauteils additiv gefertigt wird, beispielsweise ein Stockwerk eines Gebäudes. Anschließend können weitere Abschnitte des Bauteils gefertigt werden, wie beispielsweise ein nachfolgendes Stockwerk des Gebäudes.

Es kann vorgesehen sein, die Vertikalschiene der Aktuatorbaugruppe nach dem Fertigen eines ersten vertikalen Abschnitts des Bauteils, also beispielsweise nach dem Fertigen eines Stockwerks, in einem unteren Abschnitt zu demontieren, insbesondere wenn die Vertikalschiene modular bzw. mehrteilig ausgebildet ist, und optional die demontierten Teile an dem oberen Ende der Vertikalschiene wieder anzubringen. Auf diese Weise kann im unteren Bereich nach beispielsweise der Fertigstellung eines Stockwerks Platz freigegeben werden, um ergänzende Arbeiten (Fassadenarbeiten etc.) an dem Bauteil bzw. Gebäude durchzuführen. Beispielsweise kann in dem demontierten Bereich der Vertikalstrebe ein Fassadengerüst errichtet werden.

Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, ein Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen auszuführen.

Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Druckbahn zumindest abschnittsweise entlang einer Bewehrung verläuft. Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass eine Bewehrung nur teilweise bzw. abschnittsweise oder überhaupt nicht vorgesehen ist. Bewehrungen sind grundsätzlich bekannt und können beliebig in das erfindungsgemäße Verfahren mit einbezogen werden, um das Bauteil mit erhöhter Tragfestigkeit zu errichten. Die Bewehrung kann von einem Fachpersonal aufgestellt bzw. verlegt werden, vorzugsweise noch vor Beginn der Baustoffabscheidung durch die Materialausgabeeinheit. Die Bewehrung kann optional mit einer Anschlussbewehrung oder auf sonstige Weise mit anderen Bauteilen und/oder mit dem Untergrund verbunden werden. Auch eine freistehende, also unverbundene Bewehrung kann jedoch gegebenenfalls vorgesehen ein. Die Position der Bewehrung kann in den 3D-Daten bei der Berechnung der Druckbahn entsprechend berücksichtigt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das vorgeschlagene Verfahren zur additiven Fertigung eines Schalungsbauteil verwendet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil kann es sich somit um ein Schalungsbauteil handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil um eine vollständige Schalung (also eine Hohlform in der Art einer Gussform) aus zwei parallel zueinander verlaufende Schalungsbauteilen handeln.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bereitstellung einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils auf einer Arbeitsfläche, mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen einer Materialausgabeeinheit zur Abscheidung eines Baustoffs; b) Bereitstellen einer Aktuatorbaugruppe mit wenigstens einer Strebe (insbesondere wenigstens einer Vertikalstrebe) und Befestigen der Materialausgabeeinheit an der Aktuatorbaugruppe derart, dass die Materialausgabeeinheit entlang der Längsachse der wenigstens einen Strebe von der Aktuatorbaugruppe relativ zu der Arbeitsfläche bewegbar ist; c) Befestigen zumindest einer der Streben (insbesondere zumindest einer Vertikalstrebe) an einem neben der Arbeitsfläche aufgestellten, von der Strebe bzw. Vertikalstrebe unabhängigen Standgerüst, um eine ausreichende Standsicherheit der Vorrichtung zu gewährleisten.

Auf vorteilhafte Weise kann somit ein 3D-Drucker, insbesondere ein 3D-Betondrucker, an einem bestehenden Gerüstaufbau befestigt werden.

Zuerst kann somit also das Standgerüst aufgebaut werden - entweder im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens oder im Rahmen der Vorarbeiten auf der Baustelle. Das Standgerüst oder die Standgerüste können benachbart zu einem Bereich angeordnet sein (insbesondere neben oder auf der genannten Arbeitsfläche), in dem ein Gebäude oder ein Teil eines Gebäudes additiv gefertigt werden soll. An dem Standgerüst kann zusätzlich beispielsweise eine Überdachung bzw. ein Wetterschutzdach oder ein Baustellensichtschutz befestigt werden. Außerdem können die Standgerüste später optional zu einem Fassadengerüst erweitert werden bzw. mit Fassadengerüstelemente verbunden werden.

Optional kann vorgesehen sein, dass wenigstens eine Beschwerung mit dem bodenseitigen Ende des Standgerüsts verbunden wird oder in bzw. an dem Standgerüst im Bereich des bodenseitigen Endes angeordnet wird, um die Standsicherheit des Standgerüstes zu erhöhen. Bei der Beschwerung kann es sich insbesondere um einen befüllbaren Wassertank handeln, der zunächst in seinem leeren Zustand auf die Baustelle verbracht und nach Anordnung in dem Standgerüst befüllt wird.

Über Befestigungselemente der Vertikalstreben, welche in korrespondierende Aufnahmevorrichtungen des Standgerüstes eingreifen (beispielsweise Haken der Vertikalstreben, die in Standard-Gerüstrosetten eingreifen), können die Vertikalstreben lösbar, vorzugsweise hängend, an den Standgerüsten befestigt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Strebe, vorzugsweise eine Vertikalstrebe, zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. Anordnung. Die Strebe bzw. Vertikalstrebe ist vorzugsweise Teil einer Aktuatorbaugruppe und ausgebildet, um eine Bewegung einer Materialausgabeeinheit entlang ihrer Längsachse zu ermöglichen. Die Strebe bzw. Vertikalstrebe ist vorzugsweise für eine ausreichende Standsicherheit an einem von der Strebe bzw. Vertikalstrebe unabhängigen Standgerüst befestigbar, und weist hierzu besonders bevorzugt wenigstens ein primäres Befestigungselement auf.

Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, die erfindungsgemäße Anordnung, eines der erfindungsgemäßen Verfahren, die Strebe oder das Computerprogramm beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden.

Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.

In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.

Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.

Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

Es zeigen schematisch:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Errichtung eines Bauwerks mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils des Bauwerks, und mit mehreren Standgerüsten zur Befestigung von Vertikalstreben der Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;

Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Standgerüstes im Bereich dessen bodenseitigen Endes;

Figur 3 eine Vergrößerung des Ausschnitts III der Figur 2;

Figur 4 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Draufsicht; und

Figur 5 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Draufsicht.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung 1 zur Errichtung eines Bauwerks. Beispielhaft ist ein Bauteil 2 bzw. ein Stockwerk des Bauwerks teilweise fertiggestellt dargestellt. Die Anordnung 1 weist eine Vorrichtung 3 zur additiven Fertigung des Bauteils 2 auf. Das Bauteil 2 ist in den Ausführungsbeispielen nur beispielhaft als Stockwerk dargestellt. Bei dem Bauteil 2 kann es sich beispielsweise auch nur um eine Wand oder um einen sonstigen Teil des Bauwerks handeln.

Die Anordnung 1 umfasst außerdem mehrere Standgerüste 4. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind beispielhaft vier Standgerüste 4 vorgesehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 3 ist ausgebildet, das Bauteil 2 auf einer Arbeitsfläche 5 additiv zu fertigen. Die Vorrichtung 3 weist hierzu eine Materialausgabeeinheit 6 zur Abscheidung eines Baustoffs auf. Bei dem Baustoff handelt es sich im Ausführungsbeispiel um einen fließfähig angemischten Beton oder Mörtel, der, wie in Figur 1 beispielhaft dargestellt, in einem Betonsilo 7 oder einem ähnliche Bevorratungsbehälter bereitgestellt und der Materialausgabeeinheit 6 für die kontrollierte Abscheidung mittels einer Zufuhrleitung verfügbar gemacht werden kann.

Die Materialausgabeeinheit 6 ist an einer Aktuatorbaugruppe 8 befestigt, die eingerichtet ist, die Materialausgabeeinheit 6 relativ zu der Arbeitsfläche 5 entlang einer vorgegebenen Druckbahn D zu bewegen. In den Ausführungsbeispielen ist die Aktuatorbaugruppe 8 jeweils eingerichtet, um die Materialausgabeeinheit 6 in zwei Translationsfreiheitsgraden x, y oberhalb der Arbeitsfläche 5 und in einem dritten Translationsfreiheitsgrad z vertikal zu bewegen. Die Druckbahnen D entsprechen in den Ausführungsbeispielen dem Verlauf der Außen- und Innenwandungen des Bauwerks (in Figur 1 teilweise kreuzschraffiert angedeutet).

Die Aktuatorbaugruppe 8 weist Vertikalstreben 9 auf und vermag dadurch die Materialausgabeeinheit 6 entlang den Längsachsen L der Vertikalstreben 9 vertikal zu bewegen, um den Baustoff schichtenweise abzuscheiden. Die Vertikalstreben 9 sind winklig, vorzugsweise orthogonal, zu der Arbeitsfläche 5 ausgerichtet. Durch diese Vertikalbewegung kann somit der dritte Translationsfreiheitsgrad z bei der Bewegung der Materialausgabeeinheit 6 bereitgestellt werden. Einzelne Schichten S des Bauwerks sind in Figur 1 teilweise strichliniert angedeutet.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Vorrichtung 3 im Wesentlichen in der Art eines sogenannten Portaldruckers ausgebildet.

Um die Bereitstellung bzw. Installation der Vorrichtung 3 auf der Baustelle zu erleichtern, ist vorgesehen, dass die Vertikalstreben 9 für eine ausreichende Standsicherheit an den neben der Arbeitsfläche 5 aufgestellten, von der jeweiligen Vertikalstrebe 9 unabhängigen Standgerüsten 4 befestigt werden. Jede der Vertikalstreben 9 ist an einem eigenen Standgerüst 4 befestigt, wobei die Standgerüste 4 jeweils freistehend voneinander beabstandet sind. Derartige Standgerüste 4 sind auf einer Baustelle bzw. bei einer Anordnung 1 zur Errichtung eines Bauwerks in der Regel ohnehin vorhanden, beispielsweise um die Errichtung eines in den Figuren nicht dargestellten Fassadengerüsts zu ermöglichen oder um selbst ein Fassadengerüst auszubilden, um eine Baustellenüberdachung 10 zu befestigen (in Figur 1 ausschnittsweise dargestellt) und/oder um einen sich zwischen mehreren Standgerüsten 4 erstreckenden Baustellensichtschutz 11 zu befestigen (in Figur 1 ebenfalls nur teilweise dargestellt). Dadurch, dass die Standgerüste 4 auch zur Befestigung der Vertikalstreben 9 verwendet werden, kann ein vorteilhafter Synergieeffekt entstehen.

Eine vergrößerte Darstellung eines der Standgerüste 4 im Bereich dessen bodenseitigen Endes ist in Figur 2 gezeigt. Dabei ist erkennbar, dass die Vertikalstreben 9 in dem Ausführungsbeispiel hängend an dem Standgerüst 4 befestigt sind und daher selbst keinen Bodenkontakt benötigen. Hierdurch kann die Befestigung der Vertikalstreben 9 flexibel in einer beliebigen Höhenlage erfolgen und beispielsweise der Raum unterhalb der Aktuatorbaugruppe 8 vorteilhaft ausgenutzt werden, z. B. zur gleichzeitigen Bereitstellung des bereits genannten Fassadengerüstes. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bereits ein Stockwerk oder mehrere Stockwerke gefertigt wurden. Im Ausführungsbeispiel ist die zumindest eine Vertikalstrebe 9 entlang der Längsachse L mehrteilig aus einzelnen, miteinander verbundenen Modulstreben 9' ausgebildet. Durch diesen modularen Aufbau ist es besonders einfach möglich, die Vertikalstrebe 9 im unteren Abschnitt zu demontieren, während die Vertikalstrebe 9 in einem oberen Abschnitt weiter verwendbar bleibt. Somit können beispielsweise die untersten Modulstreben 9' entfernt werden, nachdem ein erster vertikaler Abschnitt des Bauteils 2 gefertigt wurde (z. B. ein Stockwerk). Optional können die im entfernten Modulstreben 9' dann am oberen Ende der jeweiligen Vertikalstrebe 9 wieder angefügt werden. Auf diese Weise muss die Vertikalstrebe 9 nicht über die gesamte vertikale Länge des Bauteils 2 bereitgestellt werden und es ist besonders einfach möglich, beispielsweise ein Fassadengerüst stufenweise bereits während der additiven Fertigung des Bauteils 2 zu errichten.

Bei den Standgerüsten 4 handelt es sich vorzugsweise um Standardgerüste aus dem Bauwesen aus mehreren miteinander verbundenen horizontalen Gerüststielen 12 (auch unter den Begriffen "Riegel" bzw. "Horizontalriegel" bekannt), vertikalen Gerüststielen 13 und gegebenenfalls diagonalen Gerüststielen 14. Die Gerüststiele 12, 13, 14 können mittels sogenannter Gerüstrosetten 15 und in den Gerüstrosetten 15 verriegelten Riegelköpfen 16 verbunden sein, wie in dem vergrößerten Ausschnitt III der Figur 3 gezeigt. Dabei können die Rastausnehmungen 17 der Gerüstrosetten 15 als sekundäre Befestigungselemente zur Verbindung mit primären Befestigungselementen der entsprechenden Vertikalstrebe 9 ausgebildet sein, bei denen es sich im Ausführungsbeispiel um einen korrespondierende Haken 18 handelt, optional mit einem Keilelement zur Verriegelung des Hakens 18.

Die Vertikalstreben 9 weisen zur Befestigung an dem Standgerüst 4 mehrere entlang der Längsachse L verteilt angeordnete primäre Befestigungselemente bzw. Haken 18 auf, die äquidistant voneinander be- abstandet sind. Außerdem weisen die Vertikalstreben 9 wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Höhenlage entlang der Längsachse L angeordnete, voneinander beabstandete primäre Befestigungselemente bzw. Haken 18 auf, vorliegend zwei Haken 18 pro Modulstrebe 9'. Indem jede der Modulstreben 9' wenigstens eines der primären Befestigungselemente bzw. Haken 18 aufweist kann das modulare Aushängen und Verbinden der einzelnen Modulstreben 9' ohne störende Beeinflussung der Funktionalität der Vorrichtung 3 bzw. der Aktuatorbaugruppe 8 noch weiter vereinfacht sein.

Insbesondere zum Ausgleich eines unebenen Untergrunds und zur Ausrichtung der Vorrichtung 3 weisen die Standgerüste 4 einzelne, höhenverstellbare Standfüße 19 auf (vgl. Figur 2). Außerdem können optional Beschwerungen 20 vorgesehen sein, um die Standsicherheit weiter zu erhöhen. Die Beschwerungen 20 können mit dem bodenseitigen Ende des Standgerüsts 4 verbunden oder - wie in den Ausführungsbeispielen dargestellt - an dem Standgerüst 4 im Bereich des bodenseitigen Endes angeordnet sein, um das Standgerüst 4 entsprechend zu beschweren. Bei den Beschwerungen 20 kann es sich vorzugsweise um einen vor Ort auf der Baustelle befüllbaren Flüssigkeitstank handeln. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die Vorrichtung 3 zumindest zwei Vertikalstreben 9 auf, die entlang der Arbeitsfläche 5 voneinander beabstandet sind und die gemeinsam eine erste Gruppe von Vertikalstreben 9 ausbilden (in Figur 1 bilden die beiden Vertikalstreben 9 auf der rechten Seite, die wie nachfolgend noch beschrieben wird mittels der als Horizontalträger 21 ausgebildeten weiteren Strebe verbunden werden, die erste Gruppe aus). Ferner weist die Vorrichtung 3 zumindest zwei weitere Vertikalstreben 9 auf, die entlang der Arbeitsfläche 5 voneinander und von den Vertikalstreben 9 der ersten Gruppe beabstandet sind und die gemeinsam eine zweite Gruppe von Vertikalstreben 9 ausbilden (in Figur 1 bilden die beiden Vertikalstreben 9 auf der linken Seite, die wie nachfolgend noch beschrieben wird mittels der als Horizontalträger 21 ausgebildeten weiteren Strebe verbunden werden, die zweite Gruppe aus).

Die Aktuatorbaugruppe 8 weist neben den Vertikalstreben 9 zwei parallel zu der Arbeitsfläche 5 ausgerichtete weitere Streben auf, die nachfolgend als "Horizontalträger" 21 bezeichnet werden, wobei jeder Horizontalträger 21 einer Gruppe von Vertikalstreben 9 zugeordnet ist und an den entsprechenden Vertikalstreben 9 derart befestigt ist, dass die Horizontalträger 21 entlang der Längsachsen L der Vertikalstreben 9 bewegbar sind.

Außerdem weist die Aktuatorbaugruppe 8 eine parallel zu der Arbeitsfläche 5 ausgerichtete weitere Strebe auf, die nachfolgend als "Querträger" 22 bezeichnet wird, der an den zwei gegenüberliegend angeordneten Horizontalträgern 21 befestigt ist. Die Materialausgabeeinheit 6 ist an dem Querträger 22 entlang dessen Längsachse bewegbar befestigt. Um die Materialausgabeeinheit 6 über die Arbeitsfläche 5 zu bewegen, kann somit der Querträger 22 entlang der Längsachsen der Horizontalträger 21 und die Materialausgabeeinheit 6 entlang der Längsachse des Querträgers 22 bewegbar sein. Der Verbund aus Horizontalträgern 21 und Querträger 22 kann schließlich entlang der Längsachse L der Vertikalstreben 9 bewegbar sein, um das schichtenweise Abscheiden des Baustoffs zu ermöglichen. Diese Ausgestaltung der Vorrichtung 3 bzw. der Aktuatorbaugruppe 8 hat sich als besonders geeignet herausgestellt. Grundsätzlich können allerdings auch hiervon abweichende Varianten vorgesehen sein, wie beispielhaft anhand der Figuren 4 und 5 verdeutlicht. Es kann sogar auf die Vertikalstreben 9 vollständig verzichtet werden, beispielsweise wenn die Materialausgabeeinheit 6 über einen Seilzug oder über eine ähnliche Einrichtung an dem Querträger 22 befestigt ist und wenn die Horizontalträger 21 unmittelbar an den Standgerüsten 4 befestigt sind. Außerdem kann der Aufbau der Aktuatorbaugruppe 8 auch dahingehend abweichen, dass z. B. die Materialausgabeeinheit 8 unmittelbar an genau einer Vertikalstrebe 9 befestigt ist, die wiederum entlang des Querträgers 22 oder des Horizontalträgers 21 bewegbar ist oder dass die Materialausgabeeinheit 6 am Querträger 22, der Querträger 22 an zumindest einer Vertikalstrebe 9, die Vertikalstrebe 9 an zumindest einem Horizontalträger 21 und der mindestens eine Horizontalträger 21 am Standgerüst 4 befestigt ist. Grundsätzlich sind viele derartige Abwandlungen möglich, wobei es im Wesentlichen darauf ankommt, dass die Aktuatorbaugruppe 8 zumindest eine an dem Standgerüst 4 befestigbare Strebe 9, 21 , 22 aufweist. In Figur 4 ist beispielhaft dargestellt, dass gegebenenfalls auch nur eine erste Gruppe von Vertikalstreben 9 vorgesehen sein kann sowie ein einzelner Horizontalträger 21 , der an den Vertikalstreben 9 der ersten Gruppe bewegbar befestigt ist. Somit kann der Querträger 22 gegebenenfalls auch ausschließlich mit einem einzelnen Horizontalträger 21 verbunden und entlang dessen Längsachse bewegbar sein, wobei, ähnlich wie in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 , wiederum die Materialausgabeeinheit 6 entlang des Querträgers 22 verfahrbar ist.

Eine weitere Variante ist in Figur 5 dargestellt, wonach lediglich eine einzige Vertikalstrebe 9 vorgesehen ist. Der Horizontalträger 21 ist um die Längsachse L der Vertikalstrebe 9 schwenkbar an der Vertikalstrebe 9 befestigt. An dem Horizontalträger 21 ist ein Querträger 22 ebenfalls schwenkbar befestigt, an dessen Ende die Materialausgabeeinheit 6 angeordnet ist. Eine derartige Schwenkbewegung kann grundsätzlich auch mit den bereits zuvor beschriebenen Linearbewegungen kombinierbar sein. Auch eine teleskopische Ausgestaltung von Vertikalstreben 9, Horizontalträgern 21 und/oder Querträgern 22 kann vorgesehen sein. Grundsätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit 6 entlang der Horizontalträger 21 bewegbar ist; ein Querträger 22 ist daher nicht unbedingt erforderlich, kann jedoch den Bewegungsspielraum erhöhen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Vertikalstrebe 9, dem Horizontalträger 21 und dem Querträger 22 jeweils um ein starres, längliches Bauteil, wie in den Ausführungsbeispielen gezeigt. Grundsätzlich können die Vertikalstrebe 9, der Horizontalträger 21 und/oder der Querträger 22 aber auch einen anderen Aufbau aufweisen, beispielsweise als Stahlseile ausgebildet sein.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Vorrichtung (3) zur additiven Fertigung eines Bauteils (2) auf einer Arbeitsfläche (5), aufweisend eine Materialausgabeeinheit (6) zur Abscheidung eines Baustoffs und eine Aktuatorbaugruppe (8), an der die Materialausgabeeinheit (6) befestigt ist, und die eingerichtet ist, die Materialausgabeeinheit (6) relativ zu der Arbeitsfläche (5) zu bewegen, wobei die Aktuatorbaugruppe (8) wenigstens eine Strebe (9, 21 , 22) aufweist, entlang deren Längsachse (L) die Materialausgabeeinheit (6) bewegbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Streben (9, 21 , 22) der Aktuatorbaugruppe (8) für eine ausreichende Standsicherheit an einem neben der Arbeitsfläche (5) aufgestellten, von der Strebe (9, 21, 22) unabhängigen Standgerüst (4) befestigbar ist.

2. Vorrichtung (3) nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine der Streben eine winklig, vorzugsweise orthogonal, zu der Arbeitsfläche (5) ausgerichtete Vertikalstrebe (9) ist, entlang deren Längsachse (L) die Materialausgabeeinheit (6) bewegbar ist, um den Baustoff schichtenweise abzuscheiden.

3. Vorrichtung (3) nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass es sich bei der zumindest einen Strebe, die aus Gründen der ausreichenden Standsicherheit an dem Standgerüst (4) befestigt ist, um zumindest eine der Vertikalstreben (9) handelt.

4. Vorrichtung (3) nach Anspruch 2 oder 3, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zumindest zwei der genannten Vertikalstreben (9), die entlang der Arbeitsfläche (5) voneinander beabstandet sind und die gemeinsam eine erste Gruppe von Vertikalstreben (9) ausbilden.

5. Vorrichtung (3) nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h zumindest zwei weitere der genannten Vertikalstreben (9), die entlang der Arbeitsfläche (5) voneinander und von den Vertikalstreben (9) der ersten Gruppe beabstandet sind und die gemeinsam eine zweite Gruppe von Vertikalstreben (9) ausbilden.

6. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine weitere der Streben ein parallel zu der Arbeitsfläche (5) ausgerichteter Horizontalträger (21) ist, entlang dessen Längsachse (L) die Materialausgabeeinheit (6) bewegbar ist, um den Baustoff parallel zu der Arbeitsfläche (5) entlang einer ersten Raumrichtung abzuscheiden.

7. Vorrichtung (3) nach Anspruch 2 und 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zumindest eine Horizontalträger (21) an genau einer der Vertikalstreben (9) oder an allen Vertikalstreben (9) einer gemeinsamen Gruppe von Vertikalstreben (9) befestigt ist und entlang der Längsachsen (L) der Vertikalstreben (9) beweglich ist.

8. Vorrichtung (3) nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zumindest eine weitere der Streben ein parallel zu der Arbeitsfläche (5) ausgerichteter Querträger (22) ist, entlang dessen Längsachse (L) die Materialausgabeeinheit (6) bewegbar ist, um den Baustoff parallel zu der Arbeitsfläche (5) entlang einer zweiten Raumrichtung abzuscheiden, und der an genau einem der Horizontalträger (21) oder an zwei sich gegenüberliegend angeordneten Horizontalträgern (21) befestigt ist, wobei die Materialausgabeeinheit (6) an dem Querträger (22) befestigt ist.

9. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Materialausgabeeinheit (6) über die Arbeitsfläche (5) bewegbar ist, indem der Horizontalträger (21) um die Längsachse (L) der Vertikalstrebe (9) und/oder indem der Querträger (22) relativ zu dem Horizontalträger (21) schwenkbar ausgebildet ist.

10. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Materialausgabeeinheit (6) über die Arbeitsfläche (5) bewegbar ist, indem die Materialausgabeeinheit (6) entlang des Horizontalträgers (21) oder entlang des Querträgers (22) linear bewegbar ist und/oder indem der Querträger (22) entlang des Horizontalträgers (21) linear bewegbar ist.

11. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Strebe (9, 21, 22) wenigstens ein primäres Befestigungselement (18) zur Befestigung an dem Standgerüst (4) aufweist.

12. Vorrichtung (3) nach Anspruch 11 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das primäre Befestigungselement als Haken (18), Keilelement, Gerüstkupplung, Schraubelement, Klemmelement und/oder Rastausnehmung ausgebildet ist.

13. Vorrichtung (3) nach Anspruch 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zumindest eine Vertikalstrebe (9) zur Befestigung an dem Standgerüst (4) mehrere entlang der Längsachse (L) verteilt angeordnete primäre Befestigungselemente (18) aufweist, die vorzugsweise äquidistant voneinander beabstandet sind.

14. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zumindest eine Vertikalstrebe (9) wenigstens zwei auf einer gemeinsamen Höhenlage entlang der Längsachse (L) angeordnete, voneinander beabstandete primäre Befestigungselemente (18) aufweist.

15. Vorrichtung (3) nach einem der Ansprüche 2 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die zumindest eine Vertikalstrebe (9) entlang der Längsachse (L) mehrteilig aus einzelnen, miteinander verbindbaren Modulstreben (9') ausgebildet ist.

16. Vorrichtung (3) nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede der Modulstreben (9') wenigstens eines der primären Befestigungselemente (18) aufweist.

17. Anordnung (1) zur Errichtung eines Bauwerks, aufweisend eine Vorrichtung (3) zur additiven Fertigung eines Bauteils (2) des Bauwerks gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 und wenigstens ein Standgerüst (4), wobei die zumindest eine Strebe (9, 21 , 22) an dem wenigstens einen Standgerüst (4) befestigt ist.

18. Anordnung (1) nach Anspruch 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Standgerüst (4) wenigstens ein sekundäres Befestigungselement (17) aufweist, an dem das primäre Befestigungselement (18) der Vertikalstrebe (9) befestigbar ist.

19. Anordnung (1) nach Anspruch 18, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das sekundäre Befestigungselement als Haken, Keilelement, Gerüstkupplung, Schraubelement, Klemmelement und/oder Rastausnehmung ausgebildet ist, vorzugsweise als Rastausnehmung (17) oder Öse in einer Lochscheibe.

20. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jede der Vertikalstreben (9) an einem Standgerüst (4) befestigt ist.

21. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Vertikalstrebe (9) hängend an dem Standgerüst (4) befestigt ist.

22. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Standgerüst (4) aus mehreren miteinander verbundenen horizontalen Gerüststielen (12), vertikalen Gerüststielen (13) und/oder diagonalen Gerüststielen (14) ausgebildet ist.

23. Anordnung (1) nach Anspruch 22, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die sekundären Befestigungselemente (17) an den vertikalen Gerüststielen (13) des Standgerüsts (4) angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder vertikale Gerüststiel (13) mehrere entlang seiner Längsachse verteilt angeordnete sekundäre Befestigungselemente (18) aufweist.

24. Anordnung (1) nach Anspruch 23, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die horizontalen Gerüststiele (12) und/oder die diagonalen Gerüststiele (14) über die sekundären Befestigungselemente (17) der vertikalen Gerüststiele (13) an den vertikalen Gerüststielen (13) befestigt sind.

25. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Standgerüst (4) einzelne, höhenverstellbare Standfüße (19) aufweist.

26. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 25, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h wenigstens eine Beschwerung (20), die mit dem bodenseitigen Ende des Standgerüsts (4) verbunden ist oder die an dem Standgerüst (4) im Bereich des bodenseitigen Endes angeordnet ist, um das Standgerüst (4) für eine ausreichende Standsicherheit zu beschweren.

27. Anordnung (1) nach Anspruch 26, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Beschwerung (20) ein auf einer Baustelle befüllbarer Flüssigkeitstank ist.

28. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 27, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h a) ein mit dem wenigstens einen Standgerüst (4) verbundenes Fassadengerüst; und/oder b) eine mit dem wenigstens einen Standgerüst (4) verbundene Baustellenüberdachung (10); und/oder c) einen sich zwischen mehreren der Standgerüste (4) erstreckenden Baustellensichtschutz (11).

29. Verfahren zur Bereitstellung einer Vorrichtung (3) zur additiven Fertigung eines Bauteils (2) auf einer Arbeitsfläche (5), mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Bereitstellen einer Materialausgabeeinheit (6) zur Abscheidung eines Baustoffs; b) Bereitstellen einer Aktuatorbaugruppe (8) mit wenigstens einer Strebe (9, 21 , 22) und Befestigen der Materialausgabeeinheit (6) an der Aktuatorbaugruppe (8) derart, dass die Materialausgabeeinheit (6) entlang der Längsachse (L) der wenigstens einen Strebe (9, 21 , 22) von der Aktuatorbaugruppe (8) relativ zu der Arbeitsfläche (5) bewegbar ist; c) Befestigen zumindest einer der Streben (9, 21 , 22) an einem neben der Arbeitsfläche (5) aufgestellten, von der Strebe (9, 21 , 22) unabhängigen Standgerüst (4), um eine ausreichende Standsicherheit der Vorrichtung (3) zu gewährleisten.

30. Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils (2) auf einer Arbeitsfläche (5), mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: a) Abscheiden eines Baustoffs aus einer Materialausgabeeinheit (6); b) Bewegen der Materialausgabeeinheit (6) relativ zu der Arbeitsfläche (5) mittels einer Aktuatorbaugruppe (8), an der die Materialausgabeeinheit (6) befestigt ist, wobei die Materialausgabeeinheit (6) entlang der Längsachse (L) zumindest einer strebe (9, 21 , 22) der Aktuatorbaugruppe (8) bewegt wird, die an einem neben der Arbeitsfläche (5) aufgestellten, von der Vertikalstrebe (9) unabhängigen Standgerüst (4) befestigt ist.