14.04.2020 – Kategorie: Bauphysik

Additiv und subtraktiv: Wie LASIMM Stahl-Fachwerkträger in Form bringt

LASIMM für die Fertigung eines Stahl-Fachwerkträgers

Ein Architekturbüro hat einen Bau-Fachwerkträger aus Stahl entworfen und erstmals mit LASIMM, einer Maschine für die hybride Fertigung, hergestellt.

Foster + Partners hat die Grenzen der Größenordnung für die additive Fertigung verschoben: Das Architekturbüro hat einen Bau-Fachwerkträger aus Stahl entworfen und hergestellt. Das Projekt war ein entscheidender Konzeptbeweis für die Large-Scale Additive Subtractive Integrated Modular Machine (LASIMM), eine Hybrid-Fertigungsmaschine mit additiven und subtraktiven Verfahren für Metallteile von bis zu 5 Metern Länge.

Im Jahr 2016 erhielt Foster + Partners als Teil eines Konsortiums von Unternehmen, Universitäten und Forschungs- und Technologieorganisationen einen EU-Zuschuss für die Entwicklung, den Bau und das Testen einer LASIMM — einer Neuheit für den 3D-Druck in Metall. Die Rolle von Foster + Partners innerhalb des Konsortiums bestand darin, das Potenzial der Technologie innerhalb des Design- und Konstruktionssektors zu demonstrieren — neben BAE Systems in der Luft- und Raumfahrtindustrie und Vestas im Energiesektor. Neben der Entwicklung und Herstellung der Maschine selbst wurde das Architekturbüro mit dem Entwurf und der Herstellung eines prototypischen Tragwerkselements beauftragt, das von dieser neuen Herstellungsmethode profitieren und durch sie verbessert werden sollte.

LASIMM ist ein Schritt in der Entwicklung der additiven Fertigung im Bauwesen mit Stahl. Additive Fertigung (3D-Druck) gibt es schon seit einiger Zeit im Herstellungsprozess, aber es ist bisher noch nicht für ein Stahlbauelement in einem Gebäude zum Einsatz gekommen, trotz der umfangreichen Verwendung von Stahl im Bauwesen. LASIMM verbindet die digitale Designtechnologie mit dem Fertigungspotenzial des 3D-Drucks in einem viel größeren Maßstab und einer viel höheren Komplexität, was der Fertigungs- und Bauindustrie echte Vorteile bringen könnte.

Proof-of-Concept für die Anwendung von LASIMM

Ein wichtiger Teil des Gemeinschaftsprojekts war die Entwicklung einer neuartigen Verbundmaschine, die während des Projekts in Pamplona, Spanien, aufgestellt wurde. Die Maschine kann Stahl oder Aluminium schnell dem gewünschten Teil grob annähern (bekannt als „Near-net pre-form shape“) und dann das Metall in die exakt gewünschte Form zurückzufräsen. Alle diese Prozesse laufen in einer Hybridmaschine ab, ohne Bewegung des gedruckten Elements. Die Software zur Vorbereitung der digitalen Entwürfe für die Fertigung und zur Steuerung aller verschiedenen Aspekte der komplexen Maschine wurde von Autodesk entwickelt.

Das Ziel von Foster + Partners bestand darin, einen freitragenden Stahlträger herzustellen, der das Potenzial der Technologie aufzeigt, sie in ein hypothetisches zukünftiges Gebäude einzubinden. Das Team testete Träger unterschiedlicher Größe (von zwei bis fünf Meter Länge und Optionen dazwischen), die potenzielle Einsatzmöglichkeiten für verschiedene Gebäudemaßstäbe aufzeigten.

Der Träger war ein erfolgreicher Proof-of-Concept, der die Herausforderungen und Chancen für den Bausektor ins Blickfeld rückte. Das mittelfristige Ziel ist die Anwendung von LASIMM auf ein tatsächliches kommerzielles Projekt. Die Nutzung neuer Technologien in der gesamten Industrie ist von wesentlicher Bedeutung bei der Suche nach optimalen Strukturen — solchen, die den Bau einer sinnvollen, funktionalen und nachhaltigen Architektur erleichtern. Das LASIMM-Projekt ist ein entscheidender Beweis dafür, dass der 3D-Druck von Komponenten im Architekturmaßstab möglich ist, und es hat bedeutende Erkenntnisse über die zukünftige Richtung und die möglichen Anwendungen der Technologie erbracht.

Mitglieder des Konsortiums: