Die vorliegende Anmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung Nr. 102021 108666.3 in Anspruch, deren Inhalt durch Verweis hierin vollständig mit aufgenommen wird.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils aus einem Baustoff, wonach eine Materialausgabeeinheit den Baustoff schichtweise abscheidet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung betrifft ferner ein Computerprogramm und ein additiv gefertigtes Bauteil.

Ferner betrifft die Erfindung ein Lastabtragungselement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 22, sowie eine Bewehrung zur Verwendung innerhalb eines Bauteils, insbesondere innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils.

Verfahren zur additiven Fertigung von dreidimensionalen Objekten sind zur Fertigung von beispielsweise Modellen, Prototypen, Werkzeugen und Endprodukten bekannt. Dabei werden Ausgangsmaterialien in Form von Flüssigkeiten, Pulver oder Filamenten aus thermoplastischen Kunststoffen von einem an einem Endeffektor einer Aktuatoreinrichtung befestigten Druckkopf abgeschieden, um auf Grundlage von 3D- Daten des zu fertigenden Objekts das Objekt schichtweise aufzubauen. Ein derartiges Verfahren wird unter anderem auch als "generatives Fertigungsverfahren" oder "3D-Druck" bezeichnet.

Mittlerweile ist es auch bekannt, additive Fertigungsverfahren zur Fertigung von ganzen Bauwerken oder Bauteilen von Bauwerken (beispielsweise Wänden oder Schalungen) zu verwenden. Die additive Fertigung von Bauwerken oder deren Bauteilen vermag die Produktivität im Bauwesen erheblich zu steigern. Durch den so genannten "3D-Betondruck" werden Bauwerke schneller und zu geringeren Kosten herstellbar. Mithilfe eines 3D-Betondruckers lassen sich Betonstrukturen schnell und kostengünstig realisieren, bei gleichzeitig größter Gestaltungsfreiheit.

Zur Verstärkung von Bauteilen sind aus dem Bauwesen sogenannte Bewehrungen bekannt. Durch den Verbund des Baustoffs mit der Bewehrung, beispielsweise einem Bewehrungsstahl, kann sich eine erhöhte Trag- und/oder Zugfestigkeit ergeben. Die Kombination aus einem 3D-Drucker und dem Einsatz einer Bewehrung gestaltet sich mitunter als schwierig, insbesondere wenn es gilt, händische bzw. manuelle Eingriffe möglichst zu minimieren.

Um eine gute Verbindung zwischen dem Baustoff und der Bewehrung herzustellen ist es bekannt, zunächst eine Schalung um die Bewehrung herum zu "drucken" und die Schalung anschließend mit einem zusätzlichen Baustoff zu befüllen. Die Schalung steht somit zunächst in der Regel völlig frei und ist dadurch anfällig für horizontale Kräfte. Der Druck des in die Schalung eingefüllten zusätzlichen Baustoffs, beispielsweise Betons, kann die Schalung schließlich auseinanderdrücken oder sogar zerbrechen.

Um die Stabilität einer klassischen Schalung (beispielsweise einer Holzschalung) zu erhöhen, werden im Bauwesen sogenannte Schalungsanker eingesetzt, die sich von einem Schalungsbauteil zu dem gegenüberliegenden Schalungsbauteil, also von einer Seite der Schalung zu der anderen Seite der Schalung erstrecken, um die Schalung während des Befüllens und Aushärtens des zusätzlichen Bauteils zu stabilisieren. Anschließend können die Schalungsanker wieder entfernt werden, um die Schalung von dem fertigen Bauteil zu lösen. Diese manuellen Arbeitsschritte sind vergleichsweise aufwändig und im Rahmen einer additiven Fertigung der Schalung nicht durchführbar. Insbesondere ergibt sich das Problem einer Kollision der Schalungsanker mit der Materialausgabeeinheit des 3D-Betondruckers.

Nicht zuletzt aus diesem Grund kommt die additive Fertigung im Bauwesen, insbesondere im Fall von mehrstöckigen Bauwerken mit Bewehrungen, in der heutigen Praxis noch nicht regelmäßig zum Einsatz.

In Anbetracht des bekannten Stands der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren zur additiven Fertigung von Bauteilen bereitzustellen, das eine zusätzliche Verstärkung des Bauteils und vorzugsweise eine hohe Prozesssicherheit gewährleistet.

Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lastabtragungselement und eine verbesserte Bewehrung zur Verwendung innerhalb eines Bauteils bereitzustellen, insbesondere innerhalb eines additivgefertigten Bauteils.

Der vorliegenden Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, ein vorteilhaftes Computerprogram und ein besonders robustes, sowie vorzugsweise schnell und kostengünstig herstellbares, additiv gefertigtes Bauteil bereitzustellen.

Die Aufgabe wird für das Verfahren mit den in Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Hinsichtlich des Computerprogramms wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 21 gelöst. Bezüglich des Lastabtragungselements wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 22, hinsichtlich der Bewehrung durch die Merkmale des Anspruchs 23 und betreffend das additiv gefertigte Bauteil durch Anspruch 24 gelöst.

Die abhängigen Ansprüche und die nachfolgend beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten der Erfindung.

Es ist ein Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils aus einem Baustoff vorgesehen.

Das zu fertigende Bauteil kann insbesondere Teil eines Bauwerks oder einer nachfolgend noch genannten Schalung sein. Bei dem Bauteil kann es sich auch um ein vollständiges Bauwerk oder um eine vollständige Schalung handeln. Grundsätzlich können beliebige Bauteile erfindungsgemäß additiv gefertigt werden.

Als Bauwerke können im Rahmen der Erfindung Bauwerke aller Art, insbesondere aber Schutzbauten, wie Gebäude zur Unterbringung und zum Aufenthalt von Menschen oder Tieren, Schutzwälle, Deiche, Schutzräume, Einfriedungen, Wehr- und Befestigungsanlagen, Stadtmauern und Gefängnismauern verstanden werden. Es kann sich bei einem Bauwerk allerdings auch um ein Verkehrs bau werk handeln, beispielsweise um eine Straße, einen Fußgängerweg, eine Brücke oder einen Tunnel. Auch Ver- und Entsorgungsbauwerke wie Brunnen, Klärwerke, Staudämme, Schornsteine oder temporäre Bauwerke können im Rahmen der Erfindung additiv gefertigt werden.

Bei einem Bauteil eines Bauwerks kann es sich im Rahmen der Erfindung insbesondere um eine funktioneile Komponente eines Bauwerks handeln, insbesondere um einen funktionell oder geometrisch zusammenhängenden Teil des Bauwerks, wie zum Beispiel eine Wand, eine Stütze oder eine Treppe. Auch ein Gebäudeteil aus mehreren Bestandteilen des Bauwerks (zum Beispiel ein Stockwerk bzw. eine Etage eines Gebäudes) kann unter dem Begriff "Bauteil" im Rahmen der Erfindung zusammengefasst sein. Auch bei der nachfolgend noch beschriebenen Schalung bzw. dem Schalungsbauteil kann es sich um ein Bauteil im Rahmen der Erfindung handeln, insbesondere wenn das Schalungsbauteil bzw. die Schalung anschließend einen Teil des Bauwerks, beispielsweise den äußeren Teil einer Wandung des Bauwerks, bildet.

Es kann ein Untergrund vorgesehen sein, auf dem das Bauteil erreichtet wird. Unter einem Untergrund kann im Rahmen der Erfindung insbesondere ein Baugrund und/oder ein Fundament verstanden werden, auf dem das Bauwerk oder Bauteil errichtet wird. Bei dem Untergrund kann es sich allerdings auch um ein Stockwerk eines mehrstöckigen Gebäudes oder um einen mobilen, beweglichen Untergrund handeln. Beispielsweise kann vorgesehen sein, das Bauteil samt Untergrund nach der additiven Fertigung bis zu seinem vorgesehenen Aufstellort zu transportieren. Grundsätzlich kann sich jede Fläche, auf der das Bauteil errichtet werden kann (dauerhaft oder vorübergehend) als Untergrund eignen.

Es können durch das vorgeschlagene Verfahren auch mehrere Bauteile gefertigt werden, gegebenenfalls auch nicht miteinander zusammenhängende Bauteile.

Erfindungsgemäß scheidet eine Materialausgabeeinheit den Baustoff schichtweise entlang einer vorgegebenen Druckbahn ab.

Die Druckbahn kann auf Grundlage von 3D-Daten des Bauteils berechnet werden. Entsprechende Verfahrensschritte sind aus dem herkömmlichen 3D-Druck bereits bekannt. Bei den 3D-Daten des Bauteils kann es sich insbesondere um dreidimensionale CAD-Daten handeln. Das Bauteil kann in den Daten insbesondere durch Punktewolken, Kantenmodelle, Flächenmodelle und/oder Volumenmodelle repräsentiert sein. Es kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die das Verfahren oder einzelne Verfahrensschritte steuert und/oder regelt.

Beispielsweise kann die Steuereinrichtung zur Berechnung der Druckbahn anhand der eingegebenen 3D-Daten eingerichtet sein. Die Steuereinrichtung kann beispielsweise eingerichtet sein, um aus den 3D- Daten des Bauteils ein virtuelles Modell des Bauteils im bekannten STL-Format ("Standard Triangula- tion/Tesselation Language"-Format) zu berechnen. Im Rahmen des STL-Formats können die Bauteildaten mit Hilfe von Dreiecksfacetten beschrieben werden. Das Prinzip ist bekannt und wird demnach nicht näher beschrieben. Eine STL-Schnittstelle ist eine Standardschnittstelle vieler CAD-Systeme. Vorliegend kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, um aus beliebigen 3D-CAD-Daten zunächst STL-Daten für die Weiterverarbeitung zu berechnen. Die Steuereinrichtung kann allerdings auch eingerichtet sein, bereits 3D-Daten im STL-Format aufzunehmen und weiterzuverarbeiten. Grundsätzlich kann auch ein beliebiges anderes Datenformat vorgesehen sein.

Unabhängig davon, ob die STL-Daten von der Steuereinrichtung selbst erzeugt oder nur an diese übertragen wurden, kann die Steuereinrichtung eingerichtet sein, um anhand der STL-Daten (oder anhand sonstiger 3D-Daten) die Bauteildaten in Druckerdaten für einen 3D-Druck (bzw. für die additive Fertigung) umzuwandeln. Hierfür kann unter anderem vorgesehen sein, die 3D-Daten bzw. STL-Daten in einzelne zu druckende Schichten umzuwandeln (sogenanntes "Slicen"), wonach für die einzelnen Schichten die Druckbahnen berechnet werden, um die Bewegungen der Materialausgabeeinheit vorzugeben.

Die Steuereinrichtung kann eingerichtet sein, um die Materialausgabeeinheit in Abhängigkeit der Druckbahnen anzusteuern und/oder um die Ausbringung bzw. das Abscheiden des Baustoffs zu regulieren.

Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit als Düse, Druckkopf oder Extruder ausgebildet ist, um den Baustoff auszubringen.

Erfindungsgemäß erstreckt sich wenigstens ein Lastabtragungselement bis in die Druckbahn (oder darüber hinaus, wie nachfolgend noch beschrieben wird). Die Materialausgabeeinheit scheidet den Baustoff schließlich auf das in der Druckbahn befindliche Lastabtragungselement ab. Es ist vorgesehen, dass ein sich in einem Verschiebeweg der Materialausgabeeinheit befindliches Lastabtragungselement von der Materialausgabeeinheit zumindest vorübergehend aus der Druckbahn geschoben wird, während die Materialausgabeeinheit den Baustoff entlang der vorgegebenen Druckbahn abscheidet.

Auf die vorgeschlagene Weise kann der Druck bzw. die Bewegung der Materialausgabeeinheit ohne Rücksicht auf die Positionen der Lastabtragungselemente erfolgen. Unbeabsichtigte Schäden an der Materialausgabeeinheit oder deren Aktorik können dadurch vermieden werden. Dadurch, dass die Lastabtragungselemente von der Materialausgabeeinheit verschoben werden, kann die Materialausgabeeinheit schließlich unterbrechungsfrei arbeiten. Dies kann zu einer verkürzten Bauzeit führen. Die Lastabtragungselemente müssen somit nicht schichtweise manuell oder automatisch eingebracht werden. Die kann von Vorteil sein, denn die Notwendigkeit, die Lastabtragungselemente schichtweise aufzulegen erfordert in der Regel ein auf beiden Seiten der Bewehrung gleichhohes Drucken und/oder kann es erforderlich machen, den Druck zeitweise zu unterbrechen. In einer bevorzugten Ausgestaltung können die Lastabtragungselemente flexibel bzw. zumindest teilweise flexibel ausgebildet sein, um das Verschieben zu ermöglichen.

Das wenigstens eine Lastabtragungselement ist insbesondere ausgestaltet, um Zugkräfte aufzunehmen und abzuleiten. Auf diese Weise vermag das Lastabtragungselement das Bauteil besonders gut zu stabilisieren, insbesondere eine Schalung, die anschließend mit einem zusätzlichen Baustoff befüllt wird.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft die Druckbahn zumindest abschnittsweise entlang einer Bewehrung, ausgehend von der sich das wenigstens eine Lastabtragungselement bis in die Druckbahn erstreckt.

Es kann allerdings auch vorgesehen sein, dass eine Bewehrung nur teilweise bzw. abschnittsweise oder überhaupt nicht vorgesehen ist. Die Lastabtragungselemente können auf beliebigen Halterungen oder Objekten positioniert und/oder befestigt sein.

Bewehrungen sind grundsätzlich bekannt und können beliebig im Rahmen der Erfindung verwendet werden. Es kann eine beliebige Bewehrung bzw. Armierung vorgesehen sein, die die Tragfähigkeit im Verbund mit dem Baustoff erhöht.

Vorzugsweise werden die Lastabtragungselemente noch vor der additiven Fertigung des Bauteils in die Bewehrung eingebracht bzw. mit der Bewehrung verbunden. Die Lastabtragungselemente können beispielsweise an der Bewehrung befestigt werden. Die Lastabtragungselemente können grundsätzlich aber auch lose in die Bewehrung eingelegt werden - dies ist in der Regel jedoch nicht bevorzugt.

Die Bewehrung kann von einem Fachpersonal aufgestellt bzw. verlegt werden, vorzugsweise noch vor Beginn der Baustoffabscheidung durch die Materialausgabeeinheit. Die Bewehrung kann optional mit einer Anschlussbewehrung oder auf sonstige Weise mit anderen Bauteilen und/oder mit dem Untergrund verbunden werden. Auch eine freistehende, also unverbundene Bewehrung kann jedoch gegebenenfalls vorgesehen ein. Die Position der Bewehrung kann in den 3D-Daten bei der Berechnung der Druckbahn entsprechend berücksichtigt werden.

Durch die Verwendung der Bewehrung und insbesondere durch die Verbindung zwischen Bewehrung und dem wenigstens einen Lastabtragungselement kann das fertige Bauteil mechanisch erheblich verstärkt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das vorgeschlagene Verfahren zur additiven Fertigung eines Schalungsbauteil verwendet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Bauteil kann es sich somit um ein Schalungsbauteil handeln. Insbesondere kann es sich bei dem Bauteil um eine vollständige Schalung (also eine Hohlform in der Art einer Gussform) aus zwei parallel zueinander verlaufende Schalungsbauteilen handeln.

Die Erfindung eignet sich ganz besonders vorteilhaft zur additiven Fertigung einer Schalung oder zumindest eines Schalungsbauteils einer Schalung. Grundsätzlich sei die Verwendung der Erfindung allerdings nicht auf die additive Fertigung einer Schalung oder eines Schalungsbauteils beschränkt zu verstehen.

Vorzugsweise wird der vorstehend genannte Druckvorgang von beiden Seiten der Bewehrung durchgeführt, um eine beidseitige, so genannte "verlorene Schalung" um die Bewehrung herum zu errichten.

Auch eine Schalung, die im Anschluss nicht verfüllt werden soll, kann im Rahmen der Erfindung vorteilhaft herstellbar sein. Derartige Schalungen können beispielsweise bei Bauwerken oder Teilen von Bauwerken zum Einsatz kommen, die keine hohe Tragfähigkeit aufweisen müssen (z. B. einzelne Wände). Der Hohlraum zwischen einer solchen Schalung kann wahlweise frei bleiben oder mit einer Isolierung versehen werden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Schalung mit einem zusätzlichen Baustoff befüllt wird. Vorzugsweise wird hierzu herkömmlicher Beton in die fertige Schalung eingebracht.

Bei dem zusätzlichen Baustoff kann es sich um denselben Baustoff handeln, der auch zur additiven Fertigung des Bauteils verwendet wird. Es kann sich allerdings auch um einen anderen Baustoff handeln. Vorzugsweise kann es sich bei dem zusätzlichen Baustoff, der in die Schalung eingebracht wird, um herkömmlichen Beton und bei dem Baustoff zur additiven Fertigung um einen speziell für die additive Fertigung geeigneten Beton handeln. Die Betonrezeptur kann sich somit vorzugsweise unterscheiden. Es können grundsätzlich aber auch unterschiedliche Materialienarten vorgesehen sein, wie beispielsweise Kunststoff zur Fertigung der Schalung und Beton zum Befüllen der Schalung. Es sind beliebige Kombinationen möglich.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass als Baustoff fließfähig angemischter Beton ("Frischbeton") oder Mörtel verwendet wird.

Vorzugsweise wird eine Betonrezeptur mit kleiner Gesteinskörnung angestrebt. Insbesondere kann ein Beton vorgesehen sein, der schnell abbindet und insbesondere eine hohe Grünstandfestigkeit aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass der Beton eines oder mehrere Additive aufweist, beispielsweise um ein zu schnelles Austrocknen zu verhindern, um die Pumpfähigkeit zu erhöhen und/oder um die Farbe zu modifizieren. Alternativ zur Verwendung von Beton oder Mörtel als Baustoff kann aber auch ein beliebiger anderer Baustoff vorgesehen sein, der sich zur Fertigung bzw. zur Errichtung von Bauwerken oder deren Bauteilen eignen kann, insbesondere Polymerbeton, Gips, Lehm, ein Kunststoff, vorzugsweise ein thermoplastischer Kunststoff, aber auch Metalle oder Legierungen. Im Rahmen der Erfindung können grundsätzlich beliebige Baustoffe vorgesehen sein.

Grundsätzlich kann das Bauteil aus einem, zwei, drei, vier oder noch mehr Ausgangsmaterialien bzw. Baustoffen hergestellt werden. Beispielsweise können verschiedene Betonmischungen, Kunststoffe, Metalle und/oder Legierungen beliebig miteinander kombiniert werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Druckbahn zumindest abschnittsweise parallel zu der Bewehrung verläuft.

Vorzugsweise ist die Druckbahn von der Bewehrung beabstandet oder grenzt unmittelbar an die Bewehrung an. Die Druckbahn kann allerdings auch mit der Bewehrung überlappen, um den Baustoff im Rahmen der Fertigung zumindest teilweise in die Bewehrung einzubringen. Hierdurch kann die Stabilität des Bauteils gegebenenfalls weiter erhöht werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bewehrung eine Bewehrungsmatte und/oder einen Bewehrungskorb und/oder einen Bewehrungsstab (insbesondere einen oder mehrere quasi freistehende Bewehrungsstäbe, die beispielsweise an einem Untergrund befestigt sind) und/oder einen Bewehrungsdraht bzw. ein Bewehrungsseil (z. B. eines oder mehrere vorgespannte Bewehrungsdrähte / Bewehrungsseile) aufweist.

Die Bewehrung kann insbesondere aus Bewehrungsstahl bzw. Baustahl ausgebildet sein. Die Bewehrung kann jedoch auch Kohlenstoff- bzw. Carbonfasern, Glasfasern, Holz und/oder Kunststoff aufweisen bzw. aus diesen Materialen ausgebildet sein. Die Bewehrung kann unter anderem so genannte Bewehrungsmatten (gitterartige Strukturen) und/oder Bewehrungskörbe und/oder Bewehrungsstäbe aufweisen.

Vorzugsweise ist die Bewehrung aus wenigstens einem Bewehrungskorb ausgebildet bzw. weist wenigstens einen Bewehrungskorb auf, da ein Bewehrungskorb ausreichend mechanisch stabil frei aufstellbar sein kann. Bewehrungskörbe sind in der Regel aus zwei oder mehr Bewehrungsmatten ausgebildet, die parallel zueinander möglichst verwindungssteif verbunden sind, um sicherzustellen, dass der Bewehrungskorb nach dem Aufstellen stabil steht und nicht oder nur unwesentlich schwanken bzw. "wackeln" kann. Vorzugsweise können normierte Standard-Bewehrungskörbe vorgesehen sein.

Durch das vorgeschlagene Verfahren kann eine herkömmliche Bewehrung in 3D-gedruckte Betonstrukturen vorteilhaft integriert werden und die Armierung durch die Lastabtragungselemente weiter erhöht sein. Die Bewehrung kann, insbesondere wenn diese eine Bewehrungsmatte oder einen Bewehrungskorb aufweist, mehrere Horizontalstreben und mehrere Vertikalstreben aufweisen. Je nachdem, wie die Bewehrung aufgestellt ist, beispielsweise auf dem Untergrund aufgestellt ist, verlaufen die Vertikalstreben vorzugsweise in Lotrichtung des Untergrunds und die Horizontalstreben vorzugsweise orthogonal zu den Vertikalstreben.

Insofern im Rahmen der Erfindung von einer "vertikalen" oder "horizontalen" Richtung gesprochen wird, so ist die vertikale Richtung bezogen auf das Lot zu dem Untergrund und die horizontale Richtung hierzu rechtwinklig zu verstehen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement an der Bewehrung befestigt ist.

Das wenigstens eine Lastabtragungselement kann beispielsweise auf zwei zueinander versetzt positionierten Horizontalstreben der Bewehrung aufliegen, beispielsweise auf den voneinander beabstandeten Horizontalstreben eines Bewehrungskorbes oder zweier benachbarter Bewehrungsmatten derselben Höhenebene und optional an einer oder mehreren der Horizontalstreben und/oder Vertikalstreben befestigt sein. Das wenigstens eine Lastabtragungselement muss allerdings nicht unbedingt auf der Bewehrung aufliegen und kann dann beispielsweise auch nur seitlich an der Bewehrung befestigt sein.

Insofern das wenigstens eine Lastabtragungselement an der Bewehrung befestigt ist, so kann diese Befestigung grundsätzlich beliebiger Natur sein. Es können somit beliebige formschlüssige, kraftschlüssige und/oder stoffschlüssige Befestigungstechniken vorgesehen sein, wie beispielsweise Kleben, Schweißen, eine geeignete Umformung bis hin zur Befestigung mittels zusätzlicher Hilfsmittel, wie Zurrelementen (z. B. Kabelbinder). In Spezialfällen kann sogar vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement mit der Bewehrung einstückig ausgebildet ist.

An dieser Stelle sei nochmals betont, dass eine Bewehrung nicht unbedingt erforderlich ist. Es kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement an einer Halterung oder einem sonstigen Objekt befestigt ist und/oder auf einer Halterung oder einem sonstigen Objekt aufliegt. Auch eine Befestigung an dem Untergrund, auf dem das Bauwerk errichtet wird, oder an einer Anschlussbewehrung kann gegebenenfalls vorgesehen sein.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Bewehrung zwischen zwei parallel verlaufenden Druckbahnen angeordnet ist.

Vorzugsweise erstrecken sich in diesem Fall Lastabtragungselemente beidseitig der Bewehrung bis in die jeweilige Druckbahn. Dabei können auf jeder Seite der Bewehrung separate Lastabtragungselemente vorgesehen sein. Eine besonders gute Verstärkung kann sich allerdings ergeben, wenn sich das wenigstens eine Lastabtragungselement von der ersten Druckbahn bis zu der zweiten Druckbahn durch die Bewehrung hindurch erstreckt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich das wenigstens eine Lastabtragungselement über die Druckbahn hinaus erstreckt, um nach dem Abscheiden des Baustoffs von dem fertigen Bauteil seitlich herauszuragen bzw. abzustehen. Die Lastabtragungselemente können aber auch innerhalb der Druckbahn enden oder mit der Seitenfläche des Bauteils abschließen.

Insbesondere wenn die Lastabtragungselemente über die Druckbahn hinausragen, können diese farblich kodiert sein, so dass bei dem fertigen Bauteil (beispielsweise einer Wandung oder einem Schalungsbauteil), das Maß der Baustoffdeckung bzw. Betondeckung, also die seitliche Überdeckung des Lastabtragungselements mit dem Baustoff, sichtbar gemacht wird. So kann beispielsweise ein noch sichtbares Lastabtragungselement auf eine zu geringe Baustoffdeckung hinweisen und eine Nachbearbeitung nahelegen.

Optional kann vorgesehen sein, dass die Lastabtragungselemente, wenn diese später seitlich von dem fertigen Bauteil abstehen, zumindest an ihren abstehenden, freien Enden ein Gewinde oder eine sonstige Befestigungsmöglichkeit für ein flächiges Stützelement, wie z. B. ein Stützblech oder eine Unterlegscheibe, aufweisen. Auf diese Weise können die Horizontalkräfte noch schonender durch die Lastabtragungselemente abgeleitet werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass mehrere der Lastabtragungselemente entlang der Druckbahn verteilt angeordnet sind.

Es kann auch vorgesehen sein, dass mehrere der Lastabtragungselemente über mehrere der abzuscheidenden Schichten verteilt angeordnet sind.

Durch eine möglichst großflächige Verteilung der Lastabtragungselemente kann eine besonders stabile Verstärkung des Bauteils und eine schonende Kraftableitung durch die Lastabtragungselemente möglich sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein Lastabtragungselement pro abzuscheidender Schicht verwendet wird.

Es kann auch vorgesehen sein, dass wenigstens eines der Lastabtragungselement pro Vertikalstrebe der Bewehrung verwendet wird, das sich ausgehend von der jeweiligen Vertikalstrebe bis in die Druckbahn erstreckt.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass pro Quadratmeter Schalung 0,1 bis 20 Lastabtragungselemente vorgesehen sind, z. B. 0,2 bis 10 Lastabtragungselemente, 0,4 bis 5 Lastabtragungselemente oder genau ein Lastabtragungselement, wobei die Menge der Lastabtragungselemente von dem Durchmesser und/oder dem Material der Lastabtragungselemente abhängt und demnach auch mehr oder weniger Lastabtragungselemente pro Quadratmeter Schalung vorgesehen sein können.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass es sich bei dem Lastabtragungselement, das aus der Druckbahn geschoben wird, um ein sich im Verschiebeweg der Materialausgabeeinheit befindliches Lastabtragungselement einer nachfolgend abzuscheidenden Baustoffschicht handelt, das von der Materialausgabeeinheit zumindest vorübergehend aus der Druckbahn geschoben wird, während die Materialausgabeeinheit den Baustoff entlang der vorgegebenen Druckbahn einer (vertikal) tieferliegenden Baustoffschicht abscheidet.

Es kann aber auch vorgesehen sein, dass keine tieferliegende Baustoffschicht vorhanden ist, beispielsweise wenn es sich bei der aktuellen Druckbahn um die erste Druckbahn handelt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement über eine Gelenkverbindung mit der Bewehrung verbunden ist. Die Gelenkverbindung kann beispielsweise in der Art eines Filmscharniers ausgebildet sein, also insbesondere durch eine Querschnittsverjüngung des Lastabtragungselements.

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet ist (z. B. im Bereich eines seiner Enden oder auch in einem mittleren Bereich), insbesondere um eine Auslenkung des Lastabtragungselements quer zu seiner Längsachse zu ermöglichen.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkverbindung und/oder der abschnittsweise elastische Abschnitt des Lastabtragungselements ausgebildet sind, um eine Verschiebbarkeit des sich in die Druckbahn erstreckenden Abschnitts des Lastabtragungselements durch die Materialausgabeeinheit zu ermöglichen.

Die Deformierbarkeit bzw. die Elastizität des Lastabtragungselement oder der Gelenkverbindung kann derart gewählt sein, dass sich das Lastabtragungselement von der Materialausgabeeinheit aus dem Verschiebeweg der Materialausgabeeinheit verschieben lässt und sich hierzu ausreichend reversibel verbiegen kann, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ohne eine (irreversible) plastische Verformung zu erfahren.

Vorzugsweise erfährt das wenigstens eine Lastabtragungselement anschießend, wenn sich die Materialausgabeeinheit weiter entlang der Druckbahn bewegt hat, eine Rückstellkraft und bewegt sich selbstständig zumindest im Wesentlichen, besonders bevorzugt vollständig, zurück in die ursprüngliche Position und Ausrichtung. Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Gelenkverbindung und/oder der abschnittsweise elastische Abschnitt des Lastabtragungselements ausgebildet sind, um eine selbstständige Rückstellung des durch die Materialausgabeeinheit aus der Druckbahn verschobenen Abschnitts des Lastabtragungselements zu ermöglichen.

Vorzugsweise ist das wenigstens eine Lastabtragungselement zumindest in Richtung der Druckbahn oder entgegen der Richtung der Druckbahn schwenkbar. Das wenigstens eine Lastabtragungselement kann hierzu eine vertikal verlaufende Schwenkachse aufweisen, die vorzugsweise parallel zu den Vertikalstreben der Bewehrung bzw. zu dem Lot auf dem Untergrund verläuft.

Das Lastabtragungselement kann derart schwenkbar sein bzw. die vertikale Schwenkachse kann derart positioniert sein, dass das Lastabtragungselement aus dem Verschiebeweg des Druckkopfes herausgeschwenkt werden kann. Die Lastabtragungselemente können sich somit in einem Ruhezustand in einer Draufsicht auf den Untergrund in der Druckbahn befinden (mitunter unabhängig von der tatsächlichen Höhenlage).

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement aus einem rostfreien Material ausgebildet ist.

Die Verwendung eines rostfreien Materials zur Ausgestaltung des wenigstens einen Lastabtragungselements hat sich als besonders geeignet herausgestellt, da die Baustoffdeckung bzw. Betondeckung des Lastabtragungselements in der Regel vergleichsweise gering ist, da sich das Lastabtragungselement bis in die Druckbahn (oder sogar darüber hinaus) erstreckt. Das Lastabtragungselement kann damit besonders anfällig für spätere Korrosionen sein. Um zu vermeiden, dass sich die Korrosion entlang des Lastabtragungselements bis in die Bewehrung hinein ausbreitet, kann die Verwendung eines rostfreien Materials von Vorteil sein. Die Verwendung eines rostfreien Materials ist aber auch nicht unbedingt erforderlich, beispielsweise wenn die Bewehrung selbst aus einem rostfreien Material ausgebildet ist oder wenn es auf eine nachträgliche Korrosion des Lastabtragungselements nicht ankommt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das wenigstens eine Lastabtragungselement aus einem Kunststoff, einem Blechwerkstoff, einer Textilie, einem Metall (z. B. Stahl oder Eisen) oder einer Kombination der genannten Materialien ausgebildet ist. Diese Auflistung ist nicht abschließend zu verstehen.

Das wenigstens eine Lastabtragungselement kann auch aus einzelnen Fasern oder Fasersträngen ausgebildet sein (z. B. aus Glasfasern, Kohlenstofffasern etc.), selbst aus Fasern eines grundsätzlich spröden Materials.

Besonders eignen kann sich ein Faserverbundstoff, beispielsweise eine Kombination aus einem Kunststoff und textilen Fasern, wie beispielsweise Kevlarfasern. Kevlarfasern und Faserbündel können grundsätzlich gut geeignet sein, da sie sich in der Länge wenig zu dehnen vermögen. Auch ein Verbundwerkstoff mit einer Kunststoffmatrix kann ausreichend flexibel ausgebildet sein.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit an einem Endeffektor einer Aktuatoreinrichtung befestigt ist und von der Aktuatoreinrichtung entlang der Druckbahn bewegt wird.

Vorzugsweise ist der Endeffektor als Laufkatze einer als Portalkraneinheit ausgebildeten Aktuatoreinrichtung ausgebildet. Ein derartiges System ist auch unter dem Begriff "Portaldrucker" bekannt.

Der Endeffektor kann allerdings auch als Endeffektor eines Roboters, insbesondere eines Industrie-Roboters, ausgebildet sein. Beispielsweise kann ein Sechs-Achs-Roboter oder ein anderes Bewegungssystem, zum Beispiel ein Hexapod oder ein Fünf-Achs-System oder auch eine Kombination aus mehreren Bewegungseinheiten vorgesehen sein, um die Materialausgabeeinheit zu bewegen.

Die Materialausgabeeinheit kann in zumindest einem Translationsfreiheitsgrad, vorzugsweise in zumindest zwei Translationsfreiheitsgraden, bewegt werden, um den Baustoff auszubringen, insbesondere durch die Aktuatoreinrichtung. Durch die Möglichkeit der Bewegung entlang zweier Translationsfreiheitsgrade kann beispielsweise eine gerade verlaufende Wand eines Bauwerks oder ein Schalungsbauteil einer Schalung additiv gefertigt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Materialausgabeeinheit in allen drei Translationsfreiheitsgraden bewegt wird, um den Baustoff auszubringen. Insbesondere eine entlang aller Translationsfreiheitsgrade bewegliche Materialausgabeeinheit ermöglicht eine flexible Fertigung beliebiger dreidimensionaler Bauwerke oder dreidimensionaler Bauteile von Bauwerken auf dem Untergrund.

Die Materialausgabeeinheit kann sogar in zumindest vier Freiheitsgraden bewegt werden, insbesondere in allen drei Translationsfreiheitsgraden und zumindest einem Rotationsfreiheitsgrad. Besonders bevorzugt kann eine Bewegung entlang fünf Freiheitsgraden (vorzugsweise alle drei Translationsfreiheitsgrade und zwei Rotationsfreiheitsgrade) und ganz besonders bevorzugt entlang aller sechs Freiheitsgrade vorgesehen sein. Insbesondere wenn die Materialausgabeeinheit in allen Translationsfreiheitsgraden und ergänzend in einem oder mehreren Rotationsfreiheitsgraden beweglich ist, können die einzelnen Druckbahnen mit höchster Flexibilität abgeschieden werden. Auf diese Weise kann die Geometrie des Bauteils nahezu beliebig vorgegeben werden. Beispielsweise kann ein Verkippen der Materialausgabeeinheit und/oder eine Drehung der Materialausgabeeinheit während des Abscheidens des Baustoffs vorgesehen sein.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit vertikal bzw. orthogonal zu dem Untergrund ausgerichtet wird, auf dem das Bauteil errichtet wird, während die Materialausgabeeinheit entlang der Druckbahn bewegt wird und den Baustoff abscheidet. Ein vertikales Abscheiden des Baustoffs ist technisch besonders einfach realisierbar und führt in der Regel zu einem besonders guten Ergebnis. Insbesondere wenn das wenigstens eine Lastabtragungselement von der Materialausgabeeinheit aus dem Verschiebeweg verschiebbar ist, kann sich ein vertikales Abscheiden des Baustoffs im Rahmen der Erfindung vorteilhaft eignen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit schräg bis parallel zu dem Untergrund ausgerichtet wird, auf dem das Bauteil errichtet wird, während die Materialausgabeeinheit entlang der Druckbahn bewegt wird und den Baustoff in Richtung der Bewehrung abscheidet.

Ein schräges Abscheiden des Baustoffs kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn das wenigstens eine Lastabtragungselement starr ausgebildet ist. Durch ein schräges bzw. paralleles Abscheiden kann dann wiederum eine Kollision mit der Materialausgabeeinheit vermieden werden, wobei der Baustoff dennoch auf die sich in der Druckbahn befindlichen Lastabtragungselemente der aktuellen Schicht abgeschieden werden kann.

Die Materialausgabeeinheit kann ausgebildet sein, um den Baustoff in einer definierten Form auszubringen, beispielsweise in Druckbahnen mit rechteckigen oder runden Kanten. Die einzelnen Druckbahnen können im Querschnitt beispielsweise rechteckig (quadratisch oder länglich), rund oder oval ausgebracht werden. Vorzugsweise gibt die Materialausgabeeinheit den Baustoff in der vorgesehenen Wandungsdicke des zu druckenden Bauteils aus.

Die Materialausgabeeinheit kann optional seitliche Führungsschenkel aufweisen, insbesondere zwei sich gegenüberliegende Führungsschenkel, um den Baustoff während des Ausbringens seitlich zu stabilisieren und/oder in Form zu bringen.

Es kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit ausgebildet ist, um wahlweise Druckbahnen mit verschiedener Querschnittsgeometrie abzuscheiden und/oder dass die Materialausgabeeinheit manuell oder vorzugsweise automatisch austauschbar ist, wobei jede Materialausgabeeinheit zum Abscheiden von Druckbahnen mit einer spezifischen Querschnittsgeometrie eingerichtet ist.

Es kann optional außerdem vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit ausgebildet ist, um wahlweise Druckbahnen aus verschiedenen Baustoffen abzuscheiden und/oder dass die Materialausgabeeinheit manuell oder vorzugsweise automatisch austauschbar ist, wobei jede Materialausgabeeinheit zum Abscheiden eines spezifischen Baustoffes eingerichtet ist. Die Flexibilität des Verfahrens kann durch die Möglichkeit, verschiedene Baustoffe und/oder verschiedene Querschnittsgeometrien abzuscheiden, weiter verbessert sein. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm, umfassend Steuerbefehle, die bei der Ausführung des Programms durch eine Steuereinrichtung diese veranlassen, ein Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen auszuführen.

Die Steuereinrichtung kann als Mikroprozessor ausgebildet sein. Anstelle eines Mikroprozessors kann auch eine beliebige weitere Einrichtung zur Implementierung der Steuereinrichtung vorgesehen sein, beispielsweise eine oder mehrere Anordnungen diskreter elektrischer Bauteile auf einer Leiterplatte, eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine sonstige programmierbare Schaltung, beispielsweise auch ein Field Programmable Gate Array (FPGA), eine programmierbare logische Anordnung (PLA) und/oder ein handelsüblicher Computer.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Lastabtragungselement, das sich entlang einer Längsachse erstreckt, zur Lastabtragung entlang der Längsachse, vorzugsweise zur Verwendung innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils. Es ist vorgesehen, dass das Lastabtragungselement eine Gelenkverbindung und/oder zumindest einen elastischen Abschnitt aufweist, um eine Schwenkbewegung des Lastabtragungselements quer zu der Längsachse zu ermöglichen.

Die Erfindung betrifft auch eine Bewehrung zur Verwendung innerhalb eines Bauteils, insbesondere innerhalb eines additiv gefertigten Bauteils, aufweisend wenigstens ein seitlich von der Bewehrung abstehendes Lastabtragungselement.

Es kann vorgesehen sein, dass das wenigstes eine Lastabtragungselement über eine Gelenkverbindung mit der Bewehrung verbunden ist und/oder zumindest abschnittsweise elastisch ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft außerdem ein additiv gefertigtes Bauteil, hergestellt durch ein Verfahren gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen, aufweisend eine Bewehrung, die von einem schichtweise ausgebrachten Baustoff umhüllt ist.

Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zum additiven Fertigen eines Bauteils aus einem Baustoff, die zur Durchführung eines Verfahrens gemäß den vorstehenden und nachfolgenden Ausführungen eingerichtet ist. Die Vorrichtung weist insbesondere eine Materialausgabeeinheit für den Baustoff auf, um den Baustoff schichtweise entlang einer vorgegebenen Druckbahn abzuscheiden.

Merkmale, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung, namentlich gegeben durch das erfindungsgemäße Verfahren, das Computerprogramm, die Bewehrung, das additiv gefertigte Bauteil und die Vorrichtung beschrieben wurden, sind auch für die anderen Gegenstände der Erfindung vorteilhaft umsetzbar. Ebenso können Vorteile, die im Zusammenhang mit einem der Gegenstände der Erfindung genannt wurden, auch auf die anderen Gegenstände der Erfindung bezogen verstanden werden. Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass Begriffe wie "umfassend", "aufweisend" oder "mit" keine anderen Merkmale oder Schritte ausschließen. Ferner schließen Begriffe wie "ein" oder "das", die auf eine Einzahl von Schritten oder Merkmalen hinweisen, keine Mehrzahl von Merkmalen oder Schritten aus - und umgekehrt.

In einer puristischen Ausführungsform der Erfindung kann allerdings auch vorgesehen sein, dass die in der Erfindung mit den Begriffen "umfassend", "aufweisend" oder "mit" eingeführten Merkmale abschließend aufgezählt sind. Dementsprechend kann eine oder können mehrere Aufzählungen von Merkmalen im Rahmen der Erfindung als abgeschlossen betrachtet werden, beispielsweise jeweils für jeden Anspruch betrachtet. Die Erfindung kann beispielsweise ausschließlich aus den in Anspruch 1 genannten Merkmalen bestehen.

Es sei erwähnt, dass Bezeichnungen wie "erstes" oder "zweites" etc. vornehmlich aus Gründen der Unterscheidbarkeit von jeweiligen Vorrichtungs- oder Verfahrensmerkmalen verwendet werden und nicht unbedingt andeuten sollen, dass sich Merkmale gegenseitig bedingen oder miteinander in Beziehung stehen.

Ferner sei betont, dass die vorliegend beschriebenen Werte und Parameter Abweichungen oder Schwankungen von ±10% oder weniger, vorzugsweise ±5% oder weniger, weiter bevorzugt ±1% oder weniger, und ganz besonders bevorzugt ±0,1% oder weniger des jeweils benannten Wertes bzw. Parameters mit einschließen, sofern diese Abweichungen bei der Umsetzung der Erfindung in der Praxis nicht ausgeschlossen sind. Die Angabe von Bereichen durch Anfangs- und Endwerte umfasst auch all diejenigen Werte und Bruchteile, die von dem jeweils benannten Bereich eingeschlossen sind, insbesondere die Anfangs- und Endwerte und einen jeweiligen Mittelwert.

Die Erfindung betrifft auch ein von Anspruch 1 unabhängiges Verfahren zur additiven Fertigung eines Bauteils aus einem Baustoff, wonach eine Materialausgabeeinheit den Baustoff schichtweise entlang einer vorgegebenen Druckbahn abscheidet. Dabei ist vorgesehen, dass sich wenigstens ein Lastabtragungselement bis in die Druckbahn erstreckt, wobei die Materialausgabeeinheit den Baustoff auf das sich in der Druckbahn befindliche Lastabtragungselement abscheidet. Die weiteren Merkmale des Anspruchs 1 und der abhängigen Ansprüche sowie die in der vorliegenden Beschreibung beschriebenen Merkmale betreffen vorteilhafte Ausführungsformen und Varianten dieses Verfahrens. Insbesondere kann alternativ oder zusätzlich zu der in Anspruch 1 beschriebenen Verschiebung des wenigstens einen Lastabtragungselements durch die Materialausgabeeinheit auch die Materialausgabeeinheit verschiebbar sein, wenn diese in Kontakt mit einem Lastabtragungselement kommt.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.

Die Figuren zeigen jeweils bevorzugte Ausführungsbeispiele, in denen einzelne Merkmale der vorliegenden Erfindung in Kombination miteinander dargestellt sind. Merkmale eines Ausführungsbeispiels sind auch losgelöst von den anderen Merkmalen des gleichen Ausführungsbeispiels umsetzbar und können dementsprechend von einem Fachmann ohne Weiteres zu weiteren sinnvollen Kombinationen und Unterkombinationen mit Merkmalen anderer Ausführungsbeispiele verbunden werden.

In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen.

Es zeigen schematisch:

Figur 1 eine Materialausgabeeinheit während des erfindungsgemäßen Abscheidens eines Baustoffs zur additiven Fertigung eines Schalungsbauteils in mehreren Baustoffschichten entlang einer Bewehrung mit mehreren sich in die Druckbahn erstreckenden Lastabtragungselementen;

Figur 2 die additive Fertigung einer Schalung um eine Bewehrung herum, mit den erfindungsgemäßen Lastabtragungselementen;

Figur 3 eine Materialausgabeeinheit, die den Baustoff vertikal angrenzend an die Bewehrung abscheidet;

Figur 4 eine Materialausgabeeinheit, die den Baustoff schräg angrenzend an die Bewehrung abscheidet; und

Figur 5 eine Einzeldarstellung eines über eine Gelenkverbindung mit einer Vertikalstrebe der Bewehrung verbundenen Lastabtragungselements.

In Figur 1 ist das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens beispielhaft und schematisch angedeutet. Zur additiven Fertigung eines Bauteils 1 aus einem Baustoff 2 ist eine Materialausgabeeinheit 3 vorgesehen, die den Baustoff 2 schichtweise entlang einer vorgegebenen Druckbahn D abscheidet. Die Druckbahn D ist in Figur 1 strichliniert und die Bewegung der Materialausgabeeinheit 3 durch einen Pfeil angedeutet.

Bei dem additiv gefertigten Bauteil kann es sich insbesondere um eine Schalung 1 aus zwei parallel zueinander verlaufenden Schalungsbauteilen 1' handeln (vgl. beispielsweise die Figuren 3 und 4). Die Erfindung eignet sich aber grundsätzlich zur Fertigung eines beliebigen Bauteils 1 oder sogar eines gesamten Bauwerks und ist demnach nicht auf die Herstellung einer Schalung 1 oder eines Schalungsbauteils 1' beschränkt zu verstehen. Die Erfindung eignet sich jedoch besonders vorteilhaft zur Herstellung einer sogenannten "verlorenen" Schalung 1 , die optional (aber nicht notwendigerweise) mit einem zusätzlichen Baustoff befüllt wird (nicht dargestellt) und die einen Bestandteil des späteren Bauteils bildet. Bei dem Baustoff 2 zur additiven Fertigung und/oder bei dem zusätzlichen Baustoff kann es sich insbesondere um einen fließfähig angemischten Beton handeln. Grundsätzlich kann allerdings ein beliebiger Baustoff 2 vorgesehen sein, beispielsweise auch ein Kunststoff oder Gips.

Das Bauteil 1 kann auf einem Untergrund 4 errichtet werden. Die Druckbahn D verläuft zumindest abschnittsweise entlang einer Bewehrung 5, die beispielsweise eine Bewehrungsmatte (vgl. Figur 1) oder einen ganzen Bewehrungskorb (vgl. Figuren 2 bis 4) aufweisen kann. Die Bewehrung 5 kann auf dem Untergrund 4 aufgestellt und optional mit dem Untergrund 4 verbunden sein, beispielsweise über eine so genannte Anschlussbewehrung (nicht dargestellt).

Vorzugsweise ist die Druckbahn D von der Bewehrung 5 beabstandet, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Hierauf kommt es aber nicht unbedingt an.

Es ist wenigstens ein Lastabtragungselement 7 vorgesehen, das sich ausgehend von der Bewehrung 5 bis in die Druckbahn D erstreckt, wobei die Materialausgabeeinheit 3 den Baustoff 2 auf das sich in der Druckbahn D befindliche Lastabtragungselement 7 abscheidet, was in Figur 1 besonders gut erkennbar ist.

Die Bewehrung 5 kann zwischen zwei parallel verlaufenden Druckbahnen D angeordnet sein, wie dies beispielsweise in Figur 2 dargestellt ist. Es kann dann wenigstens ein Lastabtragungselement 7 auf jeder Seite der Bewehrung 5 vorgesehen sein. Es können jedoch auch Lastabtragungselemente 7 vorgesehen sein, die sich von einer Seite der Bewehrung 5 bis zu der anderen Seite der Bewehrung 5 erstrecken, also in beide Druckbahnen D hineinragen. Dies ist in Figur 2 strichliniert angedeutet.

Das wenigstens eine Lastabtragungselement 7 kann an der Bewehrung befestigt sein und/oder auf zwei zueinander versetzt positionierten Horizontalstreben 8 der Bewehrung 5 aufliegen.

Es kann vorgesehen sein, dass sich das wenigstens eine Lastabtragungselement 7 über die Druckbahn D hinaus erstreckt, um nach dem Abscheiden des Baustoffs 2 von dem fertigen Bauteil 1 seitlich herauszuragen (vgl. Figuren 1 und 2). Das Lastabtragungselement 7 kann seitlich aber auch vollständig von dem Baustoff 2 überdeckt sein, was grundsätzlich bevorzugt ist.

Vorzugsweise sind mehrere der Lastabtragungselemente 7 entlang der Druckbahn D verteilt angeordnet sowie über mehrere abzuscheidenden Schichten verteilt. Die Verwendung von möglichst vielen Lastabtragungselementen 7 kann zu einer gleichmäßigen und schonenden Lastabtragung führen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass pro abzuscheidender Schicht mehrere Lastabtragungselemente 7 vorgesehen sind, vorzugsweise ein jeweiliges Lastabtragungselement 7 pro Vertikalstrebe 9 der Bewehrung 5, wie in Figur 1 gut erkennbar. Es kann aber z. B. auch vorgesehen sein, dass nur für jede zweite Vertikalstrebe 9 der Bewehrung 5 ein Lastabtragungselement 7 vorgesehen ist, nur für jede dritte Vertikalstrebe 9 der Bewehrung 5, oder nur für jede vierte Vertikalstrebe der Bewehrung 5. Alle vorliegenden Angaben sind nur beispielhaft zu verstehen.

An dieser Stelle sei erwähnt, dass sich die Anzahl bzw. Dichte der Lastabtragungselemente 7 in dem späteren Bauteil 1 aus dem Durchmesserder Lastabtragungselemente 7 ergeben kann. Je kleiner der Durchmesserder Lastabtragungselemente 7 ist, desto mehr Lastabtragungselementen 7 können in der Regel vorteilhaft vorgesehen sein kann.

In einer bevorzugten Variante kann vorgesehen sein, dass sich ein im akuten Verschiebeweg der Materialausgabeeinheit 3 befindliches Lastabtragungselement 7' (vgl. Figur 1) einer nachfolgenden bzw. höheren Baustoffschicht von der Materialausgabeeinheit 3 zumindest vorübergehend aus der Druckbahn D schieben lässt, während die Materialausgabeeinheit 3 den Baustoff 2 entlang der aktuellen Druckbahn D abscheidet. Beispielhaft ist in Figur 1 dargestellt, wie die Materialausgabeeinheit 3 eines der Lastabtragungselemente 7' aus ihrem Bewegungspfad verschiebt bzw. verbiegt. Anschließend kann sich das Lastabtragungselement 7' aufgrund einer elastischen Rückstellkraft wieder in seine Ursprungsposition zurückbewegen.

Die Lastabtragungselemente 7 können beispielsweise über eine Gelenkverbindung 10 mit der Bewehrung 5 verbunden sein. Eine beispielhafte Gelenkverbindung 10 in der Art eines Filmscharniers ist in der Figur 5 dargestellt. Die Gelenkverbindung 10 bzw. das Filmscharnier kann durch eine Querschnittsverjüngung ausgebildet sein und insbesondere eine Bewegung in oder entgegen der Druckbahn D / Vorschubrichtung der Materialausgabeeinheit 3 ermöglichen (vgl. Pfeile in Figur 5).

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Lastabtragungselemente 7 zumindest an einem Abschnitt ihrer Längsachse L (vgl. Figur 5) elastisch ausgebildet sind, insbesondere um ein Verbiegen / Verschwenken quer zu der Längsachse L zu ermöglichen. Die Lastabtragungselemente 7 können grundsätzlich auch vollständig elastisch ausgebildet sein - bereits eine elastische Ausgestaltung eines der Enden oder eines Mittelteils kann allerdings ausreichend sein.

Das Lastabtragungselement 7 kann grundsätzlich auf beliebige Weise mit der Bewehrung 5, beispielsweise einer Vertikalstrebe 9 der Bewehrung 5, verbunden sein. In Figur 5 ist eine Schweißverbindung 11 angedeutet.

Optional, wie dies ebenfalls in Figur 5 angedeutet ist, kann das Lastabtragungselement 7 Querstreben 12 oder sonstige Ankerelemente aufweisen, um eine noch bessere Verbindung mit der jeweiligen Baustoffschicht herzustellen. Auch Ausnehmungen oder Querschnittsverjüngungen können optional vorgesehen sein.

Vorzugsweise ist das Lastabtragungselement 7 aus einem rostfreien Material ausgebildet. Beispielsweise kann das Lastabtragungselement 7 aus einem Kunststoff, einem Blechwerkstoff (insbesondere einem rostfreien Blechwerkstoff), einer Textilie oder einem Verbundwerkstoff, insbesondere einer Kombination der genannten Materialien, ausgebildet sein.

Die Materialausgabeeinheit 3 kann an einem nicht näher dargestellten Endeffektor einer ebenfalls nicht gezeigten Aktuatoreinrichtung befestigt sein. Eine entsprechende Vorrichtung zur additiven Fertigung des Bauteils kann beispielsweise als sogenannter Portaldrucker ausgebildet sein. Die Aktuatoreinrichtung vermag den Endeffektor bzw. die Materialausgabeeinheit 3 entlang der Druckbahn D in vorzugsweise mehreren Freiheitsgraden zu bewegen.

Zum Abscheiden des Baustoffs 2 kann vorgesehen sein, dass die Materialausgabeeinheit 3 vertikal zu dem Untergrund 4 ausgerichtet wird, auf dem das Bauteil 1 errichtet wird (vgl. Figur 3). Zur einfacheren Darstellung sind die Lastabtragungselemente 7 in den Figuren 3 und 4 nicht dargestellt. Ein vertikales Abscheiden eignet sich insbesondere dann, wenn die Lastabtragungselemente 7 flexibel ausgebildet sind und von der Materialausgabeeinheit 3 verschiebbar sind, wie in Figur 1 dargestellt.

Insbesondere wenn die Lastabtragungselemente 7 starr ausgebildet sind kann sich auch eine schräge bis parallele Ausrichtung der Materialausgabeeinheit 3 relativ zu dem Untergrund 4 eignen, um den Baustoff 2 in Richtung der Bewehrung 5 abzuscheiden, wie in Figur 4 angedeutet. Auf diese Weise kann gegebenenfalls eine Kollision zwischen Materialausgabeeinheit 3 und Lastabtragungselementen 7 höherer Baustoffschichten vermieden werden.

Es kann insbesondere auch vorgesehen sein, dass die Ausrichtung der Materialausgabeeinheit 3 während der additiven Fertigung flexibel einstellbar ist.