Die Erfindung betrifft einerseits einen Wandaufbau eines Gebäudes durch Beton 3D-Druck mit mehreren übereinander angeordneten, horizontal verlaufenden Strängen aus extrudiertem Frischbeton, wobei der Wandaufbau eine Armierung aufweist, wobei die Armierung als ein 3D-Körper ausgebildet ist.

Andererseits ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Wandaufbaus.

Die Herstellung von Gebäuden im Wege der 3D-Drucktechnik mit Beton ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt. Hierbei ist vorgesehen, den Frischbeton aus einer Düse zu extrudieren, welche über die zu druckende Grundfläche bewegt wird, und dabei den Frischbeton nach Art eines Stranges auf der entsprechenden Grundfläche ablegt. Mehrere dieser Stränge werden schrittweise aufeinander platziert. Unter einem Strang wird insofern ein längliches Gebilde mit insbesondere rundem oder eckigem Querschnitt verstanden.

In diesem Zusammenhang ist aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der WO 2018/136475 A1 , die Herstellung von Betonbauteilen bekannt, wobei in dem Betonbauteil einzelne Armierungselemente eingebracht sind, um dem Betonbauteil die erforderliche Festigkeit bzw. Steifigkeit zu vermitteln.

Aus der WO 2019/126313 A1 ist die Herstellung eines vertikalen Bauwerks bekannt, wobei eine kastenförmige Armierungsstruktur vorgesehen ist, wobei im Wege des 3D-Drucks diese kastenförmige Armierungsstruktur, die einen Hohlkörper bildet, im Randbereich mit Beton im 3D-Druck belegt wird. Das heißt, hier wird eine vorgefertigte Armierungsstruktur verwendet, um im 3D-Druck durch Beton auf die umlaufende Armierungsstruktur einen entsprechend ausgebildeten Hohlkörper herzustellen.

Aus der CN 1083 12291 A ist die Herstellung eines Gebäudes oder Teil eines Gebäudes im Wege der 3D-Drucktechnik beschrieben. Hierbei ist vorgesehen, dass zwischen den einzelnen Schichten eines Betonaufbaus als Armierung Stahlnetze horizontal verlegt werden. Darüber hinaus ist bekannt, vertikal ausgerichtete Käfige im Rahmen eines Randaufbaus durch 3D-Drucktechnik vorzusehen, um eine erhöhte Stabilität eines solchermaßen hergestellten Gebäudes bereitzustellen. Die Lehre der CN 20 7841 654 U geht in die gleiche Richtung.

Eine große Schwäche bei Beton 3D-Druck liegt im Verbund der einzelnen horizontal aufeinander aufgebrachten Schichten oder Stränge aus Frischbeton. Das heißt, es kann zum Teil nur schwerlich sichergestellt werden, dass die einzelnen Schichten oder Stränge tatsächlich eine innige Verbindung zueinander herstellen, was insbesondere der Fall wäre, wenn der Frischbeton hoch fließfähig wäre; allerdings würde dies dann bedeuten, dass aufgrund der Last der oberen Schichten beim Drucken die unteren Stränge bzw. Schichten des Wandaufbaus auseinanderlaufen. Ist die Fließfähigkeit entsprechend geringer, besteht die Gefahr, dass die Verbindung zwischen den einzelnen Schichten oder Strängen aus Beton nicht derart miteinander stoffschlüssig verbunden sind, das eine derart hergestellte Wand in der Lage ist, größeren horizontal auf die Wand gerichteten Kräften standzuhalten. Hinzukommt, dass bei zu hoher Fließfähigkeit die Zeiten für die Herstellung eines Gebäudes zu lang werden, und insofern die Wirtschaftlichkeit leidet, weil der Vorgang der Verfestigung der einzelnen Betonschichten zu lange dauert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht demzufolge darin, hier Abhilfe zu schaffen; insbesondere besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Deformation der noch frischen Betonschichten bei entsprechender Fließfähigkeit zu reduzieren, um einerseits die Arbeitsgeschwindigkeit zu erhöhen, und andererseits um sicherzustellen, dass zwischen den einzelnen Schichten die gewünschte innige stoffschlüssige Verbindung erfolgt, um einem solchen gedruckten Wandaufbau die erforderliche Stabilität zu vermitteln.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, dass ein Strang aus Frischbeton in dem 3D-Körper einliegt. Das heißt, dass durch einen entsprechenden Körper der Strang aus Frischbeton aufgenommen wird, dass heißt, der Strang befindet sich in dem 3D-Körper, wobei durch den Körper schlussendlich verhindert wird, dass bei entsprechend hoher Fließgeschwindigkeit des verarbeiteten Frischbetons die einzelnen Stränge auseinanderlaufen. Insofern kann der 3D-Körper als 3D-Schalungskörper ausgebildet sein. Auch soll durch die Erfindung der Schichtverbund bei einzelnen Strängen verbessert werden, um die Belastbarkeit gegen horizontale an einer Gebäudewand angreifenden Kräfte zu erhöhen.

Vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen zu der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

So ist im Einzelnen vorgesehen, dass der 3D-Körper, auch als 3D- Schalungskörper bezeichnet, auf einem darunter befindlichen Strang aus Frischbeton aufsitzt. Das heißt, der 3D-Körper wird permanenter Bestandteil des Wandaufbaus, mithin stellt er sich als eine verlorene Schalung dar. Weiterhin ist vorgesehen, dass der 3D-Körper nach Art eines Strangs ausgebildet ist, was die Möglichkeit eröffnet, den 3D-Körper parallel zu dem Strang aus Frischbeton zur Herstellung eines Gebäudeteils, und hier insbesondere einer Gebäudewand, zu verwenden. Das heißt, der Begriff des Strangs soll in Bezug auf den 3D-Körper auch ein längliches Gebilde beschreiben. Ein solcher Strang als längliches Gebilde kann eine Länge von 10 bis 30 cm haben oder auch mehrere Meter lang sein.

Nach einer ersten Ausführungsform zeichnet sich der 3D-Körper oder 3D- Schalungskörper durch mindestens eine Seitenwand aus, und mindestens einen an die Seitenwand anschließenden Boden. Die wenigstens eine Seitenwand dient hierbei nicht nur dazu, den Beton am Fließen zu hindern, sondern auch dazu, den darüber befindlichen 3D-Körper abzustützen, wo auf diese Weise auf zunächst einer Seite eines Gebäudeteils, insbesondere einer Gebäudewand, eine glatte Oberfläche bereitgestellt wird. Der Boden dient der Verbindung mit dem darunter befindlichen Strang aus Frischbeton. Hierzu ist insbesondere vorgesehen, dass der Boden eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, durch die der Frischbeton des oberen Strangs mit dem Frischbeton des unteren Strangs in eine stoffliche Verbindung tritt. Um die Verbindung zwischen einem oberen 3D-Körper und einem Frischbetonstrang, der in einem darunter verlaufenden 3D-Körper ein liegt, intensiver zu gestalten, ist vorgesehen, dass der Boden mindestens ein leistenförmiges Verbindungselement aufweist, das im Einbauzustand nach unten vorsteht, also in den unteren Strang des Frischbetons hineinragt. Hierbei ist vorteilhaft das leistenförmige Verbindungselement vom Boden her spitz auslaufend ausgebildet. Dies erleichtert das Einbringen des oberen 3D-Körpers in den unteren Strang aus Frischbeton. Um eine bessere Verankerung im Beton und auch dem Frischbeton zu erzielen, kann zusätzlich die Verbindungsleiste trapezförmig ausgebildet sein, wobei sich das breitere Ende am freien Ende der Verbindungsleiste befindet. Alternativ kann in diesem Zusammenhang das freie Ende der Verbindungsleiste hakenförmig ausgebildet sein, also ein hakenförmiges Ende aufweisen.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn der 3D-Körper zwei durch einen Boden verbundene beabstandet zueinander angeordnete Seitenwände aufweist, wobei der Boden eine Mehrzahl von Öffnungen zeigt, wobei der Boden im Einbauzustand nach unten vorstehend zwei leistenförmige Verbindungselemente beabstandet zueinander aufweist, die insbesondere auch spitz auslaufend ausgebildet sein können. Hierdurch wird erreicht, dass sich die übereinanderliegenden 3D-Körper aufeinander durch ihre Seitenwände abstützen und gleichzeitig eine innige Verbindung durch den 3D-Körper zwischen den Strängen aus fließfähigem Beton hergestellt wird. Dies zum einen durch die leistenförmigen Vorsprünge, und zum anderen aber auch durch die Öffnungen in dem Boden des 3D- Körpers.

Mehrere dieser 3D-Schalungskörper können miteinander dadurch hintereinander verbunden werden, indem der eine Schalungskörper an dem Boden der einen Seite mindestens eine Zuge mit Rastungen, zum Beispiel Rillen, aufweist, die mit korrespondierenden Rastungen, also zum Beispiel ebenfalls Rillen, eines benachbarten Schalungskörpers korrespondieren, die auf dem Boden dieses Schalungskörpers angeordnet sind.

Als besonders vorteilhaft hat sich herausgestellt, dass zur Bildung der Mehrzahl von Öffnungen der Boden eine Maschenstruktur, ähnlich einem Maschendraht, aufweist. Vorteilhaft an der Ausbildung des 3D-Körpers mit zwei parallel zueinander verlaufenden Seitenwänden, die durch den Boden miteinander verbunden sind, ist, dass vor dem Einspritzen des Frischbetons in Form eines Stranges in den durch die Seitenwände und den Boden gebildeten Raum in diesem Raum Leitungselemente verlegt werden können, beispielsweise Kabel, Signalleiter, Wasserleitungen und Heizungsrohre. Insbesondere durch die leistenförmigen Verbindungselemente wird hierbei verhindert, dass die Leitungselemente sich unbeabsichtigt seitlich verschieben, wenn der 3D-Körper zusammen mit dem Strang aus Beton ebenfalls als Strang verlegt wird. Denn dann werden die Leitungselemente durch die beiden beabstandet und parallel zueinander verlaufenden Verbindungselemente in ihrer Lage gehalten. Die Leitungselemente können hierbei unmittelbar auf den Boden oder auch beabstandet zum Boden verlaufen, indem sie beispielsweise aufgeständert sind.

Eine zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass der 3D-Körper als Hohlkörper ausgebildet ist, und insbesondere aus Maschenware, zum Beispiel Maschendraht, ausgebildet ist. Maschendraht im Sinne der Erfindung ist jeder Drahtkörper, der Maschen aufweist, also zum Beispiel auch Hasendraht.

Ein solcher 3D-Hohlkörper kann im Querschnitt rund oder insbesondere auch viereckig ausgebildet sein, wobei die viereckige Ausbildung des 3D- Hohlkörpers den Vorteil einer wesentlichen glatten Wand mit sich bringt. Auch hier kann vorgesehen sein, dass der 3D-Hohlkörper Leitungselemente aufweist, wobei die Leitungselemente zusammen mit einerseits dem 3D-Hohlkörper und andererseits mit dem Strang aus Frischbeton zeitgleich verarbeitet werden können. Vorteilhaft können bei einem viereckigen 3D-Hohlkörper die Maschen im Seitenwandbereich kleiner oder länger sein, als dort, wo eine stoffschlüssige Verbindung mit benachbarten Strängen erfolgen soll. Vorteilhaft an einem solchen 3D-Hohlkörper aus Maschendraht ist weiterhin, dass eine Verlegung dieses Hohlkörpers zusammen mit dem Frischbeton auch kurvenförmig erfolgen kann, da der 3D-Hohlkörper durch die Verwendung der Maschen ware aus Draht flexibel ist.

Weiterhin hat sich als vorteilhaft insbesondere herausgestellt, wenn die Fließfähigkeit des Frischbetons derart gewählt wird, dass er bei der ersten Variante die Öffnungen des Bodens oder Maschen des Bodens durchdringt und bei der zweiten Variante die Maschen durchdringt, um eine innige Verbindung zwischen den Stangen aus Frischbeton einerseits und dem jeweiligen 3D-Körper andererseits zu bewirken.

Um eine Verbindung zwischen den Hohlkörpern aus Maschendraht untereinander zu gewährleisten, kann der Maschendraht zur Bildung der Hohlkörper auf dem Außenumfang Haken aufweisen, die in Eingriff mit dem benachbarten Maschendraht gelangen und auf diese Weise eine formschlüssige Verbindung zwischen den Hohlkörpern aus Maschendraht im mit Frischbeton befüllten Zustand ermöglichen. Sinnvoll ist dies, wenn die Hohlkörper mit dem Frischbetonstrang versetzt zueinander aufeinander abgelegt werden, wie es zum Beispiel bei der Erstellung eines Gewölbes erforderlich ist. Für die Herstellung solcher Hohlkörper kann ein Draht zur Herstellung des Maschendrahts Verwendung finden, der ähnlich einem Stacheldraht ausgebildet ist, wobei die Stacheln des Stacheldrahts auch hakenförmig gebogen sein können. Eine Verzahnung findet aber auch bereits dann statt, wenn üblicher Stacheldraht zur Herstellung des Maschendrahts Verwendung findet.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines zuvor beschriebenen Wandaufbaus gemäß einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 16. Dieses Verfahren zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass parallel zu einem extrudierten Frischbetonstrang der 3D-Körper ebenfalls nach Art eines Stranges ausgebildet ist, wobei sowohl der Frischbetonstrang als auch der 3D-Körper zusammen verarbeitet werden, wobei in dem 3D-Körper der Frischbetonstrang abgelegt wird. Das heißt, dass nach der ersten Variante der Frischbetonstrang in dem Raum zwischen Seitenwänden und Boden abgelegt wird, und bei dem insbesondere aus Maschendraht gefertigten Hohlkörper der Strang zusammen mit dem Hohlkörper verarbeitet wird, indem beide zur gleichen Zeit zur Bildung des Wandaufbaus übereinander und horizontal verlaufend abgelegt werden. Die Befüllung des 3D-Hohlkörpers insbesondere aus Maschendraht erfolgt durch ein den Frischbetonstrang austreibendes Mundstück, wobei der Hohlkörper an das Mundstück unmittelbar anschließt oder das Mundstück überdeckt. Das heißt, die Verbindung zwischen Hohlkörper und Strang erfolgt ähnlich der Herstellung von Wurst, also das Einbringen des Wurstbräts in den Wurstdarm.

Alternativ kann vorgesehen sein, den Hohlkörper über eine Länge von etwa 2 bis 3 Meter auszulegen, das Mundstück, das den Frischbeton austreibt, in den Hohlkörper oder -käfig einzuführen und rückwärts laufend zu befüllen.

Auch ist denkbar, den Boden des käfigartigen Hohlkörpers über die Breite soweit auszusparen, dass eine entsprechender Raum für das Mundstück verbleibt, wenn es bei z. B. abrollendem Strang des käfigartigen Hohlkörper, also bei Auflage auf den Untergrund, in das Innere des käfigförmigen Hohlkörpers eingeführt wird. Der käfigartige Hohlkörper wäre dann im Querschnitt in etwa U-förmig ausgebildet.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielhaft näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Wandaufbaus mit beispielhaft zwei übereinander angeordneten 3D-Körpern, jeweils zur Aufnahme eine Betonstranges;

Fig. 2 weist eine zweite Ausführungsform eines Wandaufbaus auf, wobei die 3D-Körper als Hohlkörper aus Maschenware ausgebildet sind, wobei beispielhaft zwei übereinander angeordnete 3D-Hohlkörper gezeigt sind;

Fig. 3 zeigt die Verbindung zweier 3D-Körper gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt beispielhaft in einer ersten Ausführungsform einen Teil eines Wandaufbaus mit zwei übereinander angeordneten 3D-Körpern, wobei ein jeder dieser 3D-Körper 1 zwei Seitenwände 3 aufweist, die durch einen Boden 5 miteinander verbunden sind. Die 3D-Körper sind insofern als 3D- Schalungskörper ausgebildet. Zwischen den beiden Seitenwänden 3 liegt auf dem Boden 5, der eine Mehrzahl von Öffnungen 7 aulweist, ein Strang 9 aus Frischbeton auf. Dieser Strang 9 weist eine Querschnittsform auf, die dem Raum zwischen den beiden Seitenwänden 3 und dem Boden 5 in etwa entspricht, und der hierzu aus einem entsprechend geformten Mundstück herausgepresst wird.

Der Boden 5 weist, wie bereits ausgeführt, die Öffnungen 7 auf, wobei die Öffnungen 7 dem Durchlass von Frischbeton des auf dem Boden aufliegenden Stranges 9 aus Frischbeton zu dem darunter liegenden Strang aus Frischbeton dienen, um eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den beiden Strängen 9 aus Frischbeton bereitzustellen.

Zur Verbindung der einzelnen Schalungskörper zeigt gemäß Fig.3 der Boden eine Zunge 27 mit einer Rastung 28 auf der Unterseite der Zunge. Korrespondierend besitzt der Boden 5 auf der Oberseite eine Rastung 29, die mit der Rastung 28 zusammenwirkt.

Der Boden 5 besitzt des Weiteren zwei leistenförmige Verbindungselemente 11, die beabstandet und parallel zueinander verlaufen, und in den Betonstrang des jeweils darunter befindlichen Stranges aus Frischbeton eingreifen und so ebenfalls für eine stabile Verbindung sorgen. Die leistenförmigen Verbindungselemente sind spitz auslaufend nach unten ausgebildet, wie sich dies in Anschauung der Fig. 1 ergibt und können nach der Ausführungsform gemäß Figs. 1 und 3 ein hakenförmiges Ende 25 aufweisen, um eine innigere Verbindung mit dem Boden zu erzielen.

Darüber hinaus findet sich auf dem Boden 5 jeweils ein Leitungselement 13, beispielsweise eine Stromleitung, eine Wasserleitung oder ähnliches.

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß der Fig. 2 ist der 3D-Körper 20 als Hohlkörper aus Maschendraht ausgebildet, und weist im vorliegenden Fall einen viereckigen Querschnitt auf. Auch hier bildet der Hohlkörper einen Schalungskörper. Der 3D-Körper 20 nimmt den Strang 22 aus Frischbeton auf. Durch den Maschendraht wird erreicht, dass zwei übereinander angeordnete 3D-Hohlkörper, die insofern käfigartig ausgebildet sind, eine stoffschlüssige Verbindung der Frischbetonstränge 22 des oberen und unteren Stranges 22 im jeweiligen Hohlkörper 20 bewirken.

Für die Herstellung des Wandaufbaus ist vorgesehen, dass sowohl der 3D- Körper 1, 20 als auch der Frischbeton 9, 22 zur Aufnahme durch den 3D- Körper in Form eines Stranges vorliegen, also als ein längliches Gebilde darstellen. Bei der ersten und auch bei der zweiten Ausführungsform kann insofern der Strang 9, 22 aus Frischbeton im Wesentlichen zusammen mit dem jeweiligen 3D-Körper verarbeitet werden. Das heißt, in dem Moment, wo bei der ersten Ausführungsform der Körper 1 auf einer Unterlage oder einem unteren 3D-Körper 1 abgelegt worden ist, wird mit einer Düse mit einem entsprechend geformten Mundstück der Strang 9 aus Frischbeton in dem 3D-Körper 1 auf dem Boden 5 abgelegt. Bei der zweiten Ausführungsform kann hierbei der Strang 22 in dem käfigartigen 3D- Hohlkörper 20 eingeführt und dann Frischbetonstrang und käfigartiger 3D- Hohlkörper 20 zusammen übereinander abgelegt werden.

Der erfindungsgemäße Wandaufbau ist nach der Aushärtung des Frischbetons zu Beton äußerst stabil, insbesondere auch gegenüber seitlich an dem Wandaufbau angreifenden Kräften.

Bezugszeichenliste:

1 3D-Körper

3 Seitenwand

5 Boden

7 Öffnung im Boden

9 Strang aus Frischbeton

11 leistenförmiges Verbindungselement

13 Leitungselement

20 3D-Hohlkörper

22 Strang aus Frischbeton

25 hakenförmiges Ende

27 Zunge

28 Rastung auf Unterseite

29 Rastung auf Oberseite