Halb so schwer wie eine konventionelle Betondecke ist Smart Slab, eine 80 Quadratmeter große neuartige Decke, die nicht einheitlich, sondern unterschiedlich dick ist. An der dünnsten Stelle sind es gerade mal zwei Zentimeter. Nur dort, wo es große Belastungen gibt, ist sie ähnlich dick wie ein konventionelles Bauteil. Die Smart Slab (intelligente Decke) hat ein Team um Benjamin Dillenburger, Assistenzprofessor für Digitale Bautechnologien an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) entwickelt. Sie wurde kürzlich im Forschungs- und Innovationsgebäude NEST der Empa und Eawag in Dübendorf montiert. Beides sind Forschungsanstalten der ETH.


Bild: ETH Zürich / Demetris Shammas

Schalung aus dem 3D-Drucker

Die 15 Tonnen  Decke besteht aus elf Segmenten, die auf eine besondere Art hergestellt worden sind. Die Forscher ließen die reich strukturierte Schalung von einem großen 3D-Drucker herstellen. Sie bestehen aus Sand, dem ein Bindemittel beigefügt worden ist – eine Art künstlicher Sandstein, so die Wissenschaftler. Zwar könnte man die Deckenelemente auch direkt aus Beton drucken. Doch dann ließe sich kein faserverstärkter Beton einsetzen, der erheblich fester und belastbarer ist als konventioneller Beton. Außerdem sind mit dem verstärkten Baustoff millimetergenaue Strukturen machbar.


Die Umwelt könnte entlastet werden

Weil Beton billig ist macht sich die Industrie nicht die Mühe, daran zu sparen. Dabei ist die Zementherstellung, eine zentrale Komponente des Baustoffs, energieintensiv und damit stark umweltbelastend. Digitale Fertigungsmethoden könnten Abhilfe schaffen, meinen die Forscher, weil sie die Bauteile so optimiere, dass massiv weniger Material nötig ist. „Wie komplex die Geometrie eines Bauteils ist, macht im 3D-Druck keinen Unterschied und verursacht keine Mehrkosten – der Drucker druckt einfach, was man ihm befiehlt“, so Dillenburger. 

Digital ist präziser als analog

Für die Gestaltung der Schalungselemente entwickelten die Forscher eine neue Planungssoftware. Sie verarbeitet alle relevanten Parameter und koordiniert sie so, dass an jeden Punkt gemäß Kräfteverlauf nur exakt so viel Beton kommt, wie strukturell nötig ist. „Wir haben die Decke nicht gezeichnet, sondern programmiert“, sagt Mania Aghaei Meibodi, Senior Researcherin und Projektleiterin Smart Slab in Dillenburgers Gruppe. „Mit analoger Planung wäre es niemals möglich, all diese Aspekte aufeinander abzustimmen, erst recht nicht in dieser Präzision.“

Blickt man von unten an die Decke, sieht man eine organische Ornamentstruktur mit verschiedenen Hierarchien. Während die Hauptrippen die Lasten tragen, dienen die kleineren, filigranen Rippen vor allem dem architektonischen Ausdruck und der Raumakustik. Statik und Ornamentik gehen bei Smart Slab Hand in Hand.

via ETH Zürich

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