TU Dresden
RWTH TU Darmstadt Leibniz Institut Universität Hamburg

Collaborative Research Centre/Transregio 280

Design Strategies for Material-Minimized Carbon-Reinforced Concrete Structures—Principles of a New Approach to Construction

The aim of the CRC/Transregio 280 is to create new foundations for the construction of the future. The strategy development of CRC/Transregio 280 is aimed at developing innovative concepts and intelligent constructions made of carbon concrete. Suitable methods for design, such as modelling and construction with new materials, therefore require more in-depth basic research. The central source of ideas for construction element geometry is biology, primarily botany, but also the departments of mathematics and art. The aim is to develop construction forms made of mineral composites that transfer forces mainly by normal stress and are manufactured using new industrial machine-supported production methods.

 

The development of novel structures is linked to questions of manufacturability, product-related sustainability assessment and the further development of the composite material itself. New and innovative design strategies enable a completely different design language, reduce resource and energy consumption and at the same time ensure high serviceability, load-bearing safety and durability.

The approximately 50 researchers at the Technische Universität Dresden, RWTH Aachen University, the Leibniz Institut für Polymerforschung Dresden e.V. and the Botanical Garden Hamburg combine excellent competences. The aim is to take on an internationally visible pioneering role in research into material-minimised construction with carbon fiber-reinforced mineral-based materials.

The German Research Foundation (Deutsche Forschungsgemeinschaft, DFG) has been funding the Collaborative Research Center/Transregio 280 since July 2020.

A
Inspiration

Wissenschaftler aus Botanik, Mathematik, Mechanik, Statik und Wissenschaftsarchitektur sind Impulsgeber für die Entwicklung visionärer Bauformen. Die bewusste Kombination dieser Wissenschaftsbereiche ermöglicht es, neben biologischen (botanischen) Modellen zur Entwicklung effizienter Tragstrukturen auch mathematische Methoden und unterschiedliche Kunstformen als Quelle der Inspiration zu nutzen.

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B
Komponenten

Die Forschung fokussiert die Untersuchungen und Weiterentwicklung der Komponenten des Werkstoffkomposits Carbonbeton. Dies umfasst die Erforschung alternativer klinkerreduzierter Bindemittel sowie neuer Bewehrungsstrukturen auf Basis von Carbonfasern.

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C
Bauteile

Der Projektbereich C bildet einen zentralen Aspekt bei der Erforschung und Entwicklung von Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen. Unter Ausnutzung mathematisch-geometrischer Algorithmen und mechanisch-baubionischer Erkenntnisse entstehen neue materialminimierte und hochtragfähige Carbonbetonbauteile sowie Werkzeuge zu deren Analyse.

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D
Herstellung

Der Fokus liegt auf innovativen Prinzipien zur Herstellung materialminimierter Carbonbetonbauteile, konkret dem Drucken, dem Extrudieren und dem Falten. Zudem entwickeln wir Methoden zur dreidimensionalen Analyse von Carbonbetonstrukturen z. B. mittels Computertomografie. Die Kenntnis der inneren Morphologie von Komposit und Bauteil dient der Weiterentwicklung von Modellen und Prozessen.

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E
Nachhaltigkeit

Für das zukunftweisende Bauen mit materialminimierten Carbonbetonstrukturen sind Erforschung und Gewährleistung der Nachhaltigkeit essentiell. Der Projektbereich E entwickelt Nachhaltigkeitsbewertungen und -voraussagen weiter, befasst sich mit dem Stoffkreislauf und übernimmt eine übergreifende Beratungsfunktion in puncto Umweltbewusstsein für alle Forschungsbereiche im SFB/TRR 280.

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Begleitprojekte

Die Projektbereiche A bis E werden von den Serviceprojekten S, INF, Ö, Z begleitet und unterstützt. Sie betreuen den Umgang mit den im TRR 280 erzeugten Daten, unterstützen bei spzeiellen Messmethoden (v. a. Tomographie) und sorgen für den reibungslosen Ablauf der organisatorischen und öffentlichen Arbeit.

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