TU Dresden RWTH Leibniz Institut

Teilprojekt B02

Untersuchung neuer Material- und Technologieansätze zur kontinuierlichen Inline-Umformung und -Konsolidierung textiler Bewehrungen

Neue, digitale und kontinuierliche Fertigungsmethoden (z. B. 3D-Betondruck und Betonextrusion) ermöglichen lastpfadgerechte (form follows force) und somit materialminimierte Konstruktionen. Herkömmliche getränkte Textilbewehrungen eignen sich nicht zur Integration in diese Fertigungsprozesse zur Herstellung komplexer Carbonbetongeometrien. Hauptgrund ist der Verlust eines Großteils der Formflexibilität durch die etablierte Offline-Konsolidierung. TP B02 untersucht daher die gezielte zeitliche Verschiebung des Umform- und Konsolidierungsschrittes mittels Prepregsystemen in den Betonageprozess und deren prozesstechnische Anwendbarkeit im Zuge der neuen, digitalen und kontinuierlichen Fertigungsprozesse. Neben etablierten Aushärtemechanismen wie z. B. Wärme oder UV-Strahlung werden auch neue Ansätze, wie bspw. die Aktivierung über die Alkalität des Betons, Mikrowellen und Induktion, für eine Inline-Fertigung für Carbonbeton im vorliegenden TP B02 erforscht.

Im Rahmen von B02 wird gemeinsam mit TP D01 das Seed-Fund-Projekt "Auf freistehender textiler Schalung additiv gefertigte Carbonbetonstrukturen – freeDome" (1. Runde 2022) durchgeführt.

Untersuchung neuer Material- und Technologieansätze zur kontinuierlichen Inline-Umformung, SFB TRR280
Untersuchung neuer Material- und Technologieansätze zur kontinuierlichen Inline-Umformung

Wissenschaftler

Thomas Gries
Teilprojektleiter
Thomas Gries
Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Prof. h.c.
RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik (ITA) Fakultät Maschinenwesen
Otto-Blumenthal-Straße 1
52074 Aachen
Martin Scheurer
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Martin Scheurer
M.Sc.
RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik (ITA) Fakultät Maschinenwesen
Otto-Blumenthal-Str. 1
52074 Aachen
Wissenschaftliche Mitarbeiterin
Kira Heins
Dr.-Ing.
RWTH Aachen University, Institut für Textiltechnik (ITA) Fakultät Maschinenwesen
Otto-Blumenthal-Str. 1
52074 Aachen

Publikationen | Publications

Backes, J. G. M.; Scheurer, M.; Kalthoff, M.; Gries, M.; Matschei, T.; Raupach, M.; Traverso, M. (2022) Sustainability of textile reinforcements for carbon concrete – today and tomorrow in: Stokkeland, S.; Braarud, H. C. [eds.] Concrete Innovation for Sustainability – Proc. for the 6th fib International Congress 2022, 12.–16.06.2022 in Oslo (Norway), Oslo: Novus Press, p. 2130–2138.

Friese, D.; Scheurer, M.; Hahn, L.; Gries, T.; Cherif, Ch. (2022) Textile reinforcement structures for concrete construction applications—a review in: Journal of Composite Materials 56, issue 26, p. 4041–4064 – DOI: 10.1177/00219983221127181

Heins, K.; Lesker, S.; Pütz, J.; Hüntemann, M.; Gries, T. (2023)Effect of thermoplastic impregnation on the mechanical behavior of textile reinforcement for concrete in: SN Appl. Sci. 5, 93 – DOI: 10.1007/s42452-023-05305-y

Neef, T.; Dittel, G.; Scheurer, M.; Gries, T.; Mechtcherine, V. (2023) Utilizing Textiles as Integrated Formwork for Additive Manufacturing with Concrete in: Ilki, A.; Çavunt, D.; Çavunt, Y. S. [eds.] Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient – Proc. of fib Symposium 2023, 05.–07.06.2023 in Istanbul (Turkey), publ. in: Lecture Notes in Civil Engineering 349, Cham: Springer, p. 1285–1292 – DOI: 10.1007/978-3-031-32519-9_130

Scheurer, M.; Dittel, G.; Kalthoff, M.; Raupach, M.; Matschei, T.; Gries, T. (2023) Evaluation of Properties of Impregnated Reinforcement Textiles Cured Within Concrete for Applications in Concrete Extrusion in: Ilki, A.; Çavunt, D.; Çavunt, Y. S. [eds.] Building for the Future: Durable, Sustainable, Resilient – Proc. of fib Symposium 2023, 05.–07.06.2023 in Istanbul (Turkey), publ. in: Lecture Notes in Civil Engineering 349, Cham: Springer, p. 1293–1302 – DOI: 10.1007/978-3-031-32519-9_131

Scheurer, M.; Gries, T. (2022) Investigation of new material and technology approaches for continuous inline-forming and consolidation of textile reinforcements for concrete in: Gries, T.; Röding, T.; Pohlkemper, F.; Liu, Z.; Böhler, P.; Haag, M. [eds.] Aachen Reinforced! Symposium 2022, 17.–19.10.2022 in Aachen, p. 24–27.

Scheurer, M.; Kalthoff, M.; Matschei, T.; Raupach, M.; Gries, T. (2022) Analysis of Curing and Mechanical Performance of Pre-Impregnated Carbon Fibers Cured within Concrete in: Textiles 2, issue 4, p. 657–672 – DOI: 10.3390/textiles2040038

Studentische Arbeiten | Student’s works

Faust, M. (2023) Recherche zur Aushärtung der Tränkungsmatrix von Carbonbetonbewehrungen mittels Induktion [Forschungslabor].

Örsak, Y.; Saatcioglu, O. (2023) Recherche und Bewertung von Aushärtungsmechanismen für imprägnierte Carbonfasertextilien in Beton [Projektarbeit].

Walter, E. S. (2023) Experimentelle Untersuchungen zur Ermittlung des Einflusses der Carbonfaserschlichte auf die Faser-Matrix Haftung von Textilbeton [Bachelorarbeit].

Behnke, L. (2022) Feasibility Study of Curing Preimpregnated Carbon Fibres in Textile-Reinforced Concrete by Means of Electric Heating [Bachelorarbeit].

Müllerschön, P. (2022) Untersuchung zur Aushärtung von Tränkungen vorimprägnierter Carbonfasern im Beton für den Extrusionsprozess [Masterarbeit]. (mit | with D02).

Nguyen, T. L. (2022) Anforderungen an Geometrie und Formgebung bei Textilbetonelementen [Bachelorarbeit]. (mit | with D02).

Yuan, F.; Müller, H.; Xia, J. (2022) Prozessanalyse: Formung von Textilbewehrungen [Projektarbeit].

Hartig, C. (2021) Experimentelle Analyse der Aushärtung und Verbundeigenschaften [Masterarbeit]. (mit | with D02).

Köymen, T. S.; Basaran, M.; Yilmaz, A. (2021) Experimentelle Untersuchungen der Einflüsse verschiedener Schlichten auf die mechanischen Kennwerte bei Carbonbeton [Projektarbeit].

Vocke, K. (2021) How sustainable are concrete reinforcement alternatives? Sustainability assessment of carbon- and glass fiber-reinforced concrete in comparison to conventional steel-reinforced concrete based on Life Cycle Assessment [Masterarbeit]. (mit | with E01).