Projektleitung Sebastian Dietrich, Prof. Dr. Pierluigi D'Acunto (Professur für Structural Design, TUM) Philip Schneider, Prof. Dr. Kathrin Dörfler ( Professur für Digital Fabrication TUM)
Projektpartner Dr. Reza Najian Asl, Prof. Dr.-Ing. Kai-Uwe Bletzinger (Lehrstuhl für Baustatik, TUM) Alexander Straßer, Dr.-Ing. Thomas Kränkel, Prof. Dr.-Ing. Christoph Gehlen (Zentrum für Baumaterialien, TUM) Felix Riegger (Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften, TUM)
Beteiligte Ema Krakovská, Tizian Rein (Professur für Digital Fabrication TUM) Frederic Chovghi (Professur für Structural Design, TUM)
Industriepartner Kurt Wohlgemuth (Metallconcept Gruppe / Scawo3d)
Studententeam Yutong Cai, Axel Rasmussen (TUM)
Dieses Forschungsprojekt untersucht die Anwendung eines Multi-Fidelity-Strukturdesign-Workflows für das Design komplexer 3D-gedruckter Strukturen unter Verwendung einer neuartigen Pulverbettdrucktechnik namens Selective Paste Intrusion (SPI). In diesem Zusammenhang kombiniert der Arbeitsablauf die vektorbasierte grafische Statik und die Finite-Elemente-Methode (FEM) zur globalen Formfindung von 3D-gedruckten Strukturen, wobei die Stärken beider Ansätze, wie Geschwindigkeit und Genauigkeit, genutzt werden. Auf diese Weise werden verschiedene Komplexitätsebenen gleichzeitig angegangen, was als Multi-Fidelity-Design bezeichnet wird.
In Anbetracht der Einschränkungen und Möglichkeiten der SPI-Technik wurde der entwickelte Arbeitsablauf für das Strukturdesign auf das Design eines 1:1-Demonstrators angewendet. Der daraus resultierende Entwurf ist eine 3D-gedruckte Betonbrücke, die aus 21 Teilen besteht, die trocken verbunden sind und durch die strukturelle Anordnung der Teile und die geometrische Formulierung der Verbindungen an ihrem Platz gehalten werden. Um die strukturelle Robustheit und Redundanz gegenüber unvorhergesehenen Belastungen zu erhöhen, enthält der Brückenentwurf zwei Vorspannkabel, die seitlich innerhalb der Betonelemente verlaufen. Die 3D-gedruckte Betonbrücke wird von zwei Stahlrahmen mit diagonal verlaufenden horizontalen Spannseilen getragen, die für die horizontale Stabilität der Konstruktion sorgen.
Das Entwurfskonzept der 3D-gedruckten Beton-Fußgängerbrücke "Bridge the Gap" wurde ursprünglich von einer Gruppe von Architekturstudenten (Y. Cai, A. Rasmussen, P. Schneider) im Rahmen eines Entwurfsstudioprojekts an der Technischen Universität München unter der Leitung von Prof. Dr. P. D'Acunto (Professur für Structural Design) und Prof. Dr. K. Dörfler (Professur für Digital Fabrication TUM) entwickelt. Auf der Grundlage dieses ersten Konzepts wurde ein maßstabsgetreuer Prototyp einer Brücke mit einer Spannweite von 5 Metern in einer gemeinsamen Forschungskooperation zwischen den derzeitigen und zukünftigen PIs des AMC TRR277 entworfen, konstruiert und hergestellt.
