Mit 3D-Druck effizienter zur komplexen Betonschalung

Eine erstklassige Referenz: Doka nutzt voxeljet für den Bau komplexer Schalungen

Beim Bau des Hauptsitzes der Sächsischen Aufbaubank in Leipzig sollte eine halbgewendelte Treppe mit Zwischenpodest errichtet werden, die auf einer Tragwand aufgesattelt ist. Um ihr einen sanften und gleichmäßigen Schwung zu verleihen, war eine höchstpräzise Betonschalung erforderlich. Die Verantwortlichen vertrauten hierbei auf den weltweit bekannten Schalungslieferanten Doka. Nach umfangreicher Analyse und Definition der Schalungsform für die Treppe wurden die Oberflächen gemäß ihrer Komplexität kategorisiert. Einachsig gekrümmte Flächen mit zylindrischer oder kegeliger Form wurden konventionell geschalt. Die Besonderheit dieser Treppe bestand jedoch in der dreiachsig gekrümmten Fläche, die die Ausrundung der Treppenuntersicht zur Innenseite der Tragwand abbildet. Die Herstellung solcher Formen in konventionell handwerklicher Machart ist extrem aufwändig. Es müssen Holzleisten geschnitten werden, die in Form gebogen, befestigt und verleimt werden. Folgend muss die Oberfläche mehrfach gespachtelt und geschliffen werden bevor sie zweifach lackiert wird. Das Ergebnis ist ein Formkörper, dessen tragenden Komponenten unter Spannung eingebaut wurden und aus organischem Material bestehen. Unter Einwirkung der am Bau vorhandenen Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen sowie der allgemeinen Witterung, kann es leicht zu Rissbildungen kommen, welche die Qualität sichtbar beeinträchtigen. Hier bietet der 3D-Druck von voxeljet erhebliche Vorteile. Bauteile sind schneller und mit weniger Planungsaufwand direkt aus 3D-Daten herstellbar. Die 3D-gedruckten Bauteile sind präzise und spannungsfrei gefertigt und aufgrund dessen sehr formstabil. Die Beschaffenheit aus einem homogenen Material bietet eine zusätzliche Qualitätssicherheit angesichts der oben an- gesprochenen Witterungseinflüsse. 

voxeljet erstellte mithilfe des Powder-Binder-Jetting-Verfahrens sieben Schalhautteile  aus Sand, mit einer Wandstärke von nur 21 mm. Anschließend infiltrierte der Hersteller die Elemente mit Epoxidharz, um die die nötige Festigkeit zu erreichen. Nach dem Lackieren und Schleifen konnte die voxeljet-Schalung eingesetzt werden. Ein wichtiger Aspekt: Die dreidimensional gekrümmten voxeljet-Elemente wurden derart gestaltet, dass sie sich hervorragend mit Doka-Standard-Schalungen kombinieren ließen. Beispielsweise platzierten die Doka-Mitarbeiter bereits im Datensatz Funktionsintegrationen wie Bohrungen und Steckverbindungen. Dadurch war eine schnelle und effiziente Montage im Doka-Schalungsbau möglich. Der Aufbau der Schalung auf der Baustelle gestaltete sich aufgrund der hohen Präzision sehr schnell und effizient. Ein weiterer Pluspunkt des nachbehandelten Epoxid-Sand-Gemisches bietet die Witterungsbeständigkeit und Kratzfestigkeit. Der Einsatz der voxeljet-Schalung hat sich in mehrfacher Weise als ideal erwiesen: Erstens war nur ca. ein Zehntel der sonst üblichen Montagezeit erforderlich. Zweitens passten die 3D-gedruckten Schalen bei der Montage der Formelemente hundertprozentig mit den CNC zugeschnittenen Xlife-Platten von Doka zusammen. Dieser Hybride Ansatz gewährleistet die Wirtschaftlichkeit der Schalungslösung mit 3D-gedruckten Bauteilen. Drittens bestach die hohe Präzision der Fertigung, begründet in der durchgängigen, digitalen Datenverarbeitung der 3D gedruckten Geo- metrien von Konstruktion bis Montage. Nach erfolgreicher Betonage und Entformung ließen sich die Gussergebnisse des Treppenaufganges vergleichen. Das Ergebnis erstaunte: Der Teil des Treppenaufgangs, der mit voxeljet-Schalungen abgebildet wurde, wies ein entsprechend der Qualität der 3D-gedruckten Elemente sehr gutes Gussergebnis aus. Weder Ausblutungen oder Betonnester ließen sich finden. Im Nachhinein sagen die Doka-Mitarbeiter, dass es gegebenenfalls sogar sinnvoll gewesen wäre, für das Projekt mehr Fläche über den 3D-Druck zu realisieren. Sie trauen der voxeljet-Schalung auch den Einsatz auf Sichtbetonbaustellen zu.