Gemeinsam wollen der Maschinenbauer und der Werkstoffspezialist ein neues Kapitel im Schalungsbau aufschlagen, indem sie die konventionelle Herstellung von Holz-Bauschalungen durch eine 3D-Drucktechnologie mit Kunststoff ergänzen.
Die Häuser der Zukunft werden anders aussehen als heute. Das bezieht sich sowohl auf die Bauform, also das gestalterische Konzept eines Bauwerks, als auch auf die Nachhaltigkeit der eingesetzten Materialien. Weltweit hat der Einsatz von Beton im Bauwesen aktuell immer noch einen hohen Stellenwert, und dafür braucht die Bauindustrie Schalungen. Beton erzeugt bei der Aushärtung Wärme. Darauf muss im Gesamtprozess geachtet werden, sonst kann es zu ungleichmäßiger Aushärtung oder zu Rissen kommen, was die Festigkeit und Qualität der Betonteile beeinträchtigt.
CNC-Bearbeitungszentrum HybridDX-LT für additive und subtraktive Fertigung. (Foto: Lehvoss/Reichenbacher)
Die herkömmliche Herstellung von Schalungen aus Holz stößt bei der Gestaltungsfreiheit bezüglich der Komplexität der Bauelemente und der Flexibilität im Fertigungsprozess an ihre Grenzen.
Reichenbacher Hamuel, Dörfles-Esbach, und Lehvoss, Hamburg, ist es nun gelungen, Betonschalungen auf einem CNC-Bearbeitungszentrum mit moderne 3D-Drucktechnologie herzustellen. Auf der Anlage HybridDX-LT von Reichenbacher werden Bauteile bis zu einer Größe von 1.700 x 900 x 600 mm schnell und effizient gedruckt. Die CNC-Bearbeitung mit einem 5-Achs-Fräsaggregat direkt nach dem Druck gewährleistet die notwendige Funktionalität in Bezug auf Genauigkeit und hochwertige Oberflächenbeschaffenheit.
Mit diesem hybriden Fertigungsverfahren werden komplexe Bauelemente für Treppen, Balkone oder Wände leichter zu produzieren sein, wodurch Häuser der Zukunft ohne Kanten und Ecken keine Vision mehr sind. Mit dem 3D-Druck lassen sich nicht nur gerundete oder mehrfach gekrümmte Konturen abbilden, es können auch Hohlräume oder Stützstrukturen einfach und effizient verwirklicht werden. Auch die Oberflächenbeschaffenheit profitiert von den neuen kreativen Möglichkeiten, denn mit dem Fräsprozess können sowohl glatte als auch angeraute oder individuelle Strukturen in den Oberflächen realisiert werden. Gerade bei Sichtbeton ist das ein wichtiger Faktor, um Gebäuden ein individuelles Erscheinungsbild zu verleihen.
Ausstoßvolumen von 8 kg/h über die Extruderdüse mit 8 mm Durchmesser. (Foto: Lehvoss/Reichenbacher)
Das in diesem Prozess verwendete, technische Kunststoffgranulat Luvotech eco PC/ABS von Lehvoss basiert auf Recyclingmaterial aus postindustriellen Quellen. Es lässt sich einfach verarbeiten, ermöglicht hohe Bauteilfestigkeiten, hat eine Dauergebrauchstemperatur von rund 120 °C und wird mit einem Ausstoßvolumen von 8 kg/h über die Extruderdüse des Druckers (8 mm Durchmesser) aufgetragen. Die gedruckten Schalungen halten sowohl der Betonarbeitstemperatur von 70 bis 90 °C als auch dem ausgeübten Betondruck von 50 kN/m² stand. Die Formen sind zudem widerstandsfähig, auch bei Betonstahl, und trotzen dem normalen Abrieb bei Betonage. Das gilt auch für großvolumige Kunststoffschalungen, die in Bezug auf Stabilität und Festigkeit keine Defizite aufweisen und dem Druck des frischen Betons gewachsen sind, ohne zu verformen oder zu brechen.
Konkaves und konvexes Formteil mit eingefräster individueller Oberflächenstruktur. (Foto: Lehvoss/Reichenbacher)
Ein weiterer Pluspunkt ist die neu gewonnene Flexibilität im Gesamtprozess, denn nun können Schalungen direkt aus einer CAD-Zeichnung heraus hergestellt werden – überall auf der Welt. Für eine Bauform, die 200 kg Beton aufnehmen kann, liegen die Druckzeiten für ein konkav geformtes Teil mit Maßen von 1.366 x 260 x 500 mm und 52 kg Materialverbrauch bei durchschnittlich 6,5 h, für das konvexe Bauteil von 1.366 x 215 x 500 mm mit 68 kg Granulateinsatz bei 8,5 h. Der nachgelagerte Fräsvorgang dauert 2,5 h je Bauteil.
Bauform, die 200 kg Beton aufnehmen kann. (Foto: Lehvoss/Reichenbacher)
Zudem punkten gedruckte Schalungen auch beim Thema Nachhaltigkeit und Umwelt, denn sie können mehrfach verwendet und durch Rückführung alter Formen in den Kreislauf, durch Vermahlung und neues Drucken, wiederverwertet werden. Zudem bietet Lehvoss neben Kunststoffen auf Basis von Neuwaren und Mahlgütern auch Kunststoffe auf der Basis nachwachsender Rohstoffe wie z.B. Rizinusöl an. Die für das Öl verwendeten Samen stammen vom tropischen Wunderbaum, der auf Böden wächst, die für Nahrungsmittelpflanzen ungeeignet sind und diese somit nicht verdrängen.
