Im Carbonbetontechnikum werden Bauteile aus Carbonbeton automatisiert gefertigt. (Quelle: Kirsten Nijhof/HTWK Leipzig)

Betoninstandsetzung

6. October 2022 | Teilen auf:

Carbonbeton: Eine Modellfabrik für einen Zukunftsbaustoff

Carbonbeton ist um ein Vielfaches nachhaltiger als Stahlbeton. Um den Weg des neuen Verbundwerkstoffs in die breite Anwendung zu beschleunigen, ist mit dem Carbonbetontechnikum an der Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig (HTWK Leipzig) eine weltweit einzigartige Modellfabrik für die automatisierte Fertigung von Bauteilen aus Carbonbeton eingerichtet worden.

Beton kann große Lasten tragen, brennt nicht, ist unempfindlich gegenüber äußeren Einflüssen und günstig in der Herstellung. Mit Stahl als Bewehrung kann Beton beachtliche Flächen überspannen. Die Kehrseite ist ein enormer Rohstoff- und Energieverbrauch sowie erhebliche Treibhausgasemissionen. Carbonbeton kann die Vorzüge von Stahlbeton übertreffen und gleichzeitig Ressourcen sparen. Das unlängst eröffnete, rund tausend Quadratmeter große Carbonbetontechnikum in Leipzig soll dazu beitragen, dass der neue Werkstoff so schnell wie möglich zum Standard wird.

„Im Carbonbetontechnikum erforschen wir, welche Prozesse eine effiziente Produktion von Carbonbeton ermöglichen, um damit ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Bauteile herzustellen. Denn auch wenn Carbonbeton und Stahlbeton vergleichbare Anwendungsgebiete haben, müssen alle Produktionsschritte und Maschinen an den neuen Baustoff angepasst und zum Teil völlig neu gedacht werden“, so Prof. Klaus Holschemacher vom Institut für Betonbau der HTWK Leipzig. „Hier zeigen wir Bauunternehmen, wie sie ihre Produktionsstätten gestalten müssen, um Carbonbetonbauteile zu produzieren.“

Automatisierte Fertigung spart Ressourcen und Kosten

Drei Industrieroboter und 64 Meter an Rolltischen sorgen im Carbonbetontechnikum dafür, dass die Fertigung von bis zu 3,125 Meter breiten und 1,25 langen Bauteilen automatisch abläuft. Die fertigen Bauteile können an einem speziell entwickelten Kipptisch per Kran entnommen werden. Anfang 2023 sollen die derzeit noch im Aufbau befindlichen Bereiche Betonage und Qualitätsprüfung in Betrieb gehen.

Besonders stolz sind die Leipziger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf eine Innovation: Im Carbonbetontechnikum fertigt ein Roboter die Bewehrung aus Carbon individuell vor Ort. Dazu legt er innerhalb von wenigen Minuten Carbongarn gitterförmig zu genau der Geometrie, die für ein bestimmtes Bauteil benötigt wird. Ein riesiger Fortschritt: Wird bislang Carbon verwendet kommen fast immer vorgefertigte Carbonmatten mit Standardmaßen zum Einsatz. Sie müssen für die eigentliche Anwendung zugeschnitten oder zusammengelegt werden. „Durch die direkte Garnablage sparen wir nicht nur Transportwege, sondern auch bis zu 40 Prozent des teuren und energieintensiven Materials Carbon. Damit fallen die Herstellungskosten von Carbonbetonbauteilen auf das Niveau vergleichbar leistungsfähiger Stahlbetonbauteile“, prognostiziert Otto Grauer, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Betonbau der HTWK Leipzig.

Modellfabrik ermöglicht neue Innovationen

Für die Leipziger Forschenden ist die direkte Garnablage eine Schlüsseltechnologie, denn sie ermöglicht es auch, nützliche Funktionen wie Heizelemente oder Sensorik direkt in Bauteile zu integrieren. „Nachdem ein Roboter die Gitterstruktur für die Bewehrung des Bauteils abgelegt hat, könnte er zukünftig an einer bestimmten Stelle eine zusätzliche Struktur aus Carbongarn legen und so beispielsweise einen kapazitiven Sensor nachbilden. Wer später an dieser Stelle an das Bauteil fasst, könnte das Licht an- und ausschalten – ähnlich einem Touchscreen, ganz ohne Schalter“, erklärt Tobias Rudloff, wissenschaftliche Mitarbeiter am Institut für Prozessautomation und Eingebettete Systeme der HTWK Leipzig. Im Carbonbetontechnikum können Visionen wie diese erprobt und in die Anwendung überführt werden. Aktuell laufen fünf Forschungsprojekte zur Weiterentwicklung der Carbonbetonbauweise mit einem Fördervolumen von insgesamt 2,5 Millionen Euro. Das Carbonbetontechnikum wurde im Rahmen von Deutschlands größtem Bauforschungsprojekt C³ – Carbon Concrete Composite durch das Bundeswissenschaftsministerium sowie durch den Freistaat Sachsen gefördert. Weitere Informationen >>>

zuletzt editiert am 06.10.2022