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84 BWI %u2013 BetonWerk International %u2013 5 | 2025 www.cpi-worldwide.comDie Fr%u00e4sversuche im ausgeh%u00e4rteten Zustand wurden mit einer 5-Achs-Portalfr%u00e4smaschine durchgef%u00fchrt. Durch den Einsatz absoluter Servomotoren ist keine Referenzierung der Maschine erforderlich. Zum Einsatz kamen Vollhartmetallkugelkopffr%u00e4ser, Schruppfr%u00e4ser, Schlichtfr%u00e4ser und Fr%u00e4sk%u00f6pfe mit Diamanteins%u00e4tzen.Planung und Programmierung von RoboterbahnenGrasshopper, ein Add-on zur CAD-Software Rhinoceros%u00ae, dient zur Erstellung von Extrusionsprogrammen f%u00fcr die Steuerung und Produktionsplanung von KUKA-6-Achs-Industrierobotern. Grasshopper ist ein visuelles Programmiertool zur Erstellung parametrischer Geometrien in Rhinoceros. Das Ergebnis sind gesteuerte Algorithmen, die die Geometrien beschreiben bzw. definieren. Auf dieser Basis generiert KUKA|prc die finalen Roboterbefehle. Die Programme f%u00fcr die Extrusion und die anschlie%u00dfende Bearbeitung von endkonturnahen Elementen bestehen im Wesentlichen aus den Schritten: Erstellen der Geometrie bzw. Aufbereiten der Zielgeometrie, Erstellen der Bahnkurven und Generieren der Roboterbefehle.Ergebnisse und DiskussionMaterialeigenschaften und CO2-EinsparungUm ein Material zu erhalten, das mit m%u00f6glichst geringen Kosten extrudiert und verarbeitet werden kann, wurde vom Steinbeis-Innovationszentrum FiberCrete ein Feinbeton entwickelt, der aus CEM III/A-Zement, einem Mineralpulver mit einem Korngr%u00f6%u00dfenbereich von 0 bis 200 %u00b5m, Zusatzmitteln (Stabilisator, prim%u00e4res und sekund%u00e4res Flie%u00dfmittel) und Wasser besteht. Das Flie%u00dfmittel erm%u00f6glicht die Reduzierung des Wassergehalts und sorgt in Verbindung mit dem Stabilisator f%u00fcr eine gleichm%u00e4%u00dfigere Mischung, die weniger zur Sedimentation neigt. In einem ersten Mischschritt werden die festen Rohstoffe 140 Sekunden lang gemischt. Die fl%u00fcssigen Rohstoffe werden hinzugef%u00fcgt und erneut 320 Sekunden lang gemischt. Dieses zweistufige Mischregime gew%u00e4hrleistet eine vollst%u00e4ndige Vermischung der Komponenten zu einem homogenen Material. Das Setzma%u00df konnte mit 13 cm charakterisiert werden. Des Weiteren wurden die Druckfestigkeit von 40,01 MPa und die 4-Punkt-Biegefestigkeit von 6,01 MPa experimentell ermittelt.In der Betonmischung wurde ein CEM III/A mit einem Volumenanteil von 520 kg/m%u00b3 verwendet. Nach aktuellem Forschungsstand ist diese Rezeptur vergleichbar mit einer %u00e4hnlichen Betonmischung, die mit einem CEM I mit einem Volumenanteil von 600 kg/m%u00b3 verwendet wurde [2]. Der Wert f%u00fcr die Zementklinkeremissionen von Portlandzement CEM I betr%u00e4gt 875 kg CO2/t Zementklinker [7]. Bei CEM III/A-Zement liegt der CO2-Aussto%u00df bei 543,8 kg/t Zement [8]. Daraus ergibt sich eine Einsparung von 282,8 kg CO2 pro Kubikmeter eingesetztem Beton. Dies entspricht einer Reduktion von 46,1 % bezogen auf die Emissionen des Zements.Endkonturnahe Extrusion des BetonsZiel dieser Untersuchung ist die additive Fertigung eines Modells zur Herstellung eines flexiblen Schalungselements zur Herstellung eines Pflanzgef%u00e4%u00dfes wie in Abb. 3 dargestellt.Durch verschiedene Extrusionsversuche zur Generierung erster Muster konnten wesentliche Einstellungen hinsichtlich der Druckgeschwindigkeit in Abh%u00e4ngigkeit von Durchsatz und Materialsystem ermittelt werden. Des Weiteren konnten Einstellungen und Parameter hinsichtlich des Anfahr- und Stoppverhaltens charakterisiert werden. Dies ist notwendig, um eine l%u00fcckenlose Extrusion des Materials zu erm%u00f6glichen und Defekte zu vermeiden. Die Extrusion ist mit einem D%u00fcsendurchmesser von 10 bis 25 mm, einer Schichth%u00f6he von 5 bis 20 mm und einer Vorschubgeschwindigkeit von bis zu 720 mm/min m%u00f6glich. Das Modellelement wurde dann mit einem D%u00fcsendurchmesser von 20 mm, einer Schichth%u00f6he von 5 mm und einer Geschwindigkeit von 720 mm/min additiv hergestellt.Abb. 3: Ablauf der Entnahme der zur Herstellung des Demonstrators ben%u00f6tigten SchalungselementeDemonstrator mit Hinterschnitt zur Aufnahme von LED-StreifenFlexibles Schalungselement mit HolzkernStrukturell vom Kern abgeleitete ModellelementeEinzelnes Modellelement f%u00fcr Extrusion und Fr%u00e4senAbb. 2: Fr%u00e4sk%u00f6pfe unterschiedlicher H%u00e4rtegrade zur Bearbeitung von Frischbeton