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Forschungsbericht: HiPlast - 3D-gedruckte faserverstärkte Gelenkpunkte für adaptive Faltwerke

HiPlast - 3D-gedruckte faserverstärkte Gelenkpunkte für adaptive Faltwerke

Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3145
Stefan Rasche, Sina Hage, Jürgen Ruth, Katrin Linne, Jörg Hildebrand, Jean Pierre Bergmann
Bauhaus-Univ. Weimar, Lehrstuhl für Konstruktives Entwerfen und Tragwerkslehre
TU Ilmenau, Fakultät für Maschinenbau, Fachgebiet Fertigungstechnik -IFt-
2019, 160 S., 150 Abb. u. 30 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
Best.-Nr. F 3145 (Kopie des Manuskripts)
ISBN 978-3-7388-0405-8


PDF-Datei als Download
Inhaltsverzeichnis [PDF]

Kurzbericht [PDF] deutsche Version
Short Version [PDF] englische Version

Inhalt

Formveränderliche Faltwerke gewinnen zunehmendes Interesse als filigrane, materialsparende und wandelbare Hüllelementstrukturen für Fassaden- und Dachkonstruktionen. Sie sind grundlegend aus ebenen Platten aufgebaut, die gelenkig miteinander verbunden sind. Ein neuer Ansatz für eine geeigneten Füge- und Falttechnik ist der Einsatz innovativer 3D-Drucktechnologien für die Entwicklung faserverstärkter Gelenkpunkte zur Verbindung der Plattenelemente. Es konnte eine Fügetechnologie für leichte und formveränderliche Faltwerke aus schubsteifen Plattenelementen entwickelt werden, die auf dem 3D-Druck von Verbindungselementen aus langfaserverstärkten Kunststoff (Polyamid PA 6) basiert. Die Verbindungselemente übernehmen die Funktion eines in mehrere Richtungen faltbaren Gelenkknotens, der Platten aus Glas, Holz, Kunststoff oder Aluminium zu einer tragfähigen faltbaren Struktur verbindet. Die additive Fertigung mit lokaler Faserverstärkung (Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfaser) ermöglicht es unterschiedliche Materialanforderungen an Festigkeit und Steifigkeit in einem Bauteil und einem Fertigungsschritt zu vereinen. Die experimentell ermittelten Materialkennwerte für den Verbundwerkstoff ermöglichen es, die Gelenkknoten beanspruchungsgerecht zu dimensionieren. Mit Hilfe von Demonstratoren konnte die Tragfähigkeit unter Kurzzeitbeanspruchung nachgewiesen werden.
Auch als kostenfreier Download erhältlich unter:
www.baufachinformation.de/forschungsberichte

Verfügbare Formate

Softcover
EUR 42.50 (* inkl. MwSt.)
✓ Lieferzeit ca. 2-5 Werktage


Publikationslisten zum Thema:
Gelenk, Gelenkverbindung, 3D-Druck, Additive Fertigung, Fertigung, Fertigungsablauf, Faltwerk, Falttechnik, Faltdach, Faltwand, Faltwerkdach, Faltung, Additiv, Faserverstärkung, Kunststoff, Kunststoff(faserverstärkt), Scharnier, Räumlich, FEM-Berechnung, Simulation, Simulation(numerisch), Simulationsverfahren, Berechnung, Berechnung(numerisch), Materialprüfung, Materialparameter, Innovationsprogramm Zukunft Bau,


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Stefan Rasche, Sina Hage, Jürgen Ruth, Katrin Linne, Jörg Hildebrand, Jean Pierre Bergmann
HiPlast - 3D-gedruckte faserverstärkte Gelenkpunkte für adaptive Faltwerke
Abschlussbericht.
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 3145
2019, 160 S., 150 Abb. u. 30 Tab., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Formveränderliche Faltwerke gewinnen zunehmendes Interesse als filigrane, materialsparende und wandelbare Hüllelementstrukturen für Fassaden- und Dachkonstruktionen. Sie sind grundlegend aus ebenen Platten aufgebaut, die gelenkig miteinander verbunden sind. Ein neuer Ansatz für eine geeigneten Füge- und Falttechnik ist der Einsatz innovativer 3D-Drucktechnologien für die Entwicklung faserverstärkter Gelenkpunkte zur Verbindung der Plattenelemente. Es konnte eine Fügetechnologie für leichte und formveränderliche Faltwerke aus schubsteifen Plattenelementen entwickelt werden, die auf dem 3D-Druck von Verbindungselementen aus langfaserverstärkten Kunststoff (Polyamid PA 6) basiert. Die Verbindungselemente übernehmen die Funktion eines in mehrere Richtungen faltbaren Gelenkknotens, der Platten aus Glas, Holz, Kunststoff oder Aluminium zu einer tragfähigen faltbaren Struktur verbindet. Die additive Fertigung mit lokaler Faserverstärkung (Kohlenstoff-, Glas- oder Aramidfaser) ermöglicht es unterschiedliche Materialanforderungen an Festigkeit und Steifigkeit in einem Bauteil und einem Fertigungsschritt zu vereinen. Die experimentell ermittelten Materialkennwerte für den Verbundwerkstoff ermöglichen es, die Gelenkknoten beanspruchungsgerecht zu dimensionieren. Mit Hilfe von Demonstratoren konnte die Tragfähigkeit unter Kurzzeitbeanspruchung nachgewiesen werden.


Bemessung von Flaechentragwerken fuer allgemeine Biege- und Membranbeanspruchung
M. Beyer
Bemessung von Flaechentragwerken fuer allgemeine Biege- und Membranbeanspruchung
1984, 65 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag
 
 
Es wird ein Verfahren zur Bemessung von flaechenhaften Bauteilen aus Stahlbeton unter der kombinierten Beanspruchung aus Membrankraeften und Plattenbiegemomenten beschrieben. Die Bewehrung wird bemessen und die Betonbeanspruchung wird nachgewiesen. Dazu werden Kraefte in zwei Bewehrungsrichtungen auf jeder Plattenseite und Kraefte im Beton berechnet, die mit den gegebenen Faltwerkschnittkraeften exakt im Gleichgewicht stehen. Die Richtung von Betondruckstreben wird aus der Bedingung bestimmt, dass die Formaenderungsarbeit ein Minimum wird. Der Randabstand einer Betondruckkraft haengt von ihrer Groesse ab. Die Begrenzung der Betondruckzone (Lage der Nullinie) kann nicht allein aus Gleichgewichtsbedingungen bestimmt werden; es muessen auch Vertraeglichkeitsbedingungen beachtet werden; andernfalls kann es zu schwerwiegenden Unterbemessungen kommen. Nach diesem Bemessungsverfahren wurde ein Programm entwickelt, bei dem besonders auf eine benutzerfreundliche Eingabe geachtet wurde. -y-


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Wilhelm, Viktor; Brixner, Robert
Zum Entwerfen im Schalenbau: der neue Bistro?Pavillon "Subway" in Kelley Barracks, Stuttgart
Bautechnik, 2019
Woerd, Jan Dirk van der; Chudoba, Rostislav; Scholzen, Alexander; Hegger, Josef
Oricrete - Eine Entwurfs- und Herstellmethodik für dünnwandige Faltwerke aus zementbasierten Verbundwerkstoffen
Beton- und Stahlbetonbau, 2013
Herkrath, Ralf; Trautz, Martin
Starre Faltungen als Leichtbauprinzip im Bauwesen
Bautechnik, 2011
Künstler, Arne; Trautz, Martin
Wandelbare Faltungen aus biegesteifen Faltelementen
Bautechnik, 2011
Trautz, Martin; Ayoubi, Mazen
Das Prinzip des Faltens in Architektur und Ingenieurbau
Bautechnik, 2011

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