DIE RESEARCH PUNKS DER BETONSZENE

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Artikel erschienen im FORUM, Architektur & Bauforum 01-02/16


 

G.tecz Engineering. Gegründet: 2007 / Mitarbeiter: 12 / abgeschlossene Forschungsprojekte: >150 / Projekte in: Deutschland, Österreich, der Schweiz, den Nieder-landen, Polen, Frankreich, USA, Australien, Neuseeland, Indien, Korea … / Leistungen: Forschung und Entwicklung von zementgebundenen Hochleistungsmaterialien, Beton-entwicklung,Betonoptimierung, Planung u./o. Bau von Werkzeugen, Formen und Anlagen, Materialanalyse.

 

 

BETON. DER ERSTE GEDANKE GEHÖRT DEM PANTHEON. ES HEISST, KEIN INGENIEUR, KEIN BAUMEISTER WÜRDE HEUTE DIE VERANTWORTUNG FÜR DEN BAU EINER UNBEWEHRTEN BETONKUPPEL DIESER DIMENSION (43,2 M) ÜBERNEHMEN.

 

Für die statischen Berechnungen lieferte Frei Otto eine mögliche Rekonstruktion anhand einer umgekehrten Kettenkurve. Eine andere Version stützt sich auf die Membrantheorie. In beiden Fällen ist ungewiss, ob das Rom der Antike über derlei Berechnungsmethoden denn überhaupt verfügte. Der Tempel gibt Forschern, auch knapp 1900 Jahre nach seiner Fertigstellung Rätsel auf. Über den Beton – Opus Caementitium – weiß man, dass vom Fundament bis zum Opaion unterschiedliche hydraulische Zusätze mit nach oben hin leichter werdender Rohdichte zur Anwendung kamen (Travertin, Ziegelbrocken, Ziegelsplitt, Tuff und Bims).

 

UNTER KAISER HADRIAN HATTE ROM SEINEN GIPFEL DER BAUKUNST ERREICHT. NUR WENIGE GENERATIONEN SPÄTER WAR ALLES WIEDER VERLOREN, DAS MATERIALWISSEN, DIE INGENIEURLEISTUNGEN, DIE AUSFÜHRUNGS-QUALITÄT UND DAMIT AUCH DIE ARCHITEKTONISCHEN VISIONEN.

 

Heute schauen wir hinsichtlich Beton Spitzenleistungen gerne nach Frankreich, wo LafargeHolcim mit der UHPC Fertigmischung Ductal® bauliche Meilensteine setzt (MuCEM, Jean Bouin Stadium, Fondation Louis Vuitton, …). Ähnlich wie vor fast 2000 Jahren in Rom erweitert ein kleines Team von Spezialisten punktuell die baulichen Machbarkeiten mit Beton. Dass Ductal® nur in Frankreich zur Verfügung steht hat Gründe. Zement hat allgemein einen Lieferradius von 150 km, bei Sand sind es 50 km. Daraus ergibt sich, dass selbst in einem kleinen Land wie Österreich die Betonqualität entsprechend der verfügbaren Rohstoffe nicht homogen sein kann und dass folglich auch die Rezeptur eines Ultra-Hochfesten Betons nicht einfach übertragbar ist.

 

ALS GRUNDQUALITÄT DES BETONS LÄSST SICH FESTHALTEN: BETON IST EIN LOKALER BAUSTOFF.

 

Auch das Zeitalter der Globalisierung kann daran nichts ändern. Seine Qualität ist definiert durch die lokal verfügbaren Zemente und Sande gepaart mit Wissen. Und eben deshalb ist die aktuelle Innovationshochburg für Beton nicht Paris mit den beeindruckenden Ductal® Bauten, den Anwendungen einer Betonrezeptur, sondern 

 

KASSEL VON WO AUS DIE FORSCHERGRUPPE G.TECZ MIT EINEM SPEZIFISCHEN MATERIAL KNOW-HOW UND ARCHITEKTUR BACKGROUND ALS INNOVATIONSTREIBER FÜR ZEMENTGEBUNDENE ENTWICKLUNGEN AGIERT.

 

G.tecz wurde 2007 von Thomas Teichmann und Gregor Zimmermann gegründet. Ihre Tätigkeit steht abseits gängiger Forschungspraxis. Mit mehr als 150 abgeschlossenen Projekten binnen knapp 9 Jahren in einem kleinen Team von mittlerweile 12 Mitarbeitern traben sie auf einer Rennbahn neben den Bürokratie beherrschten, meist EU-geförderten, mehrjährigen Forschungsprojekten internationaler Konsortien.

 

IHRE HERANGEHENSWEISE IST PRAGMATISCH PRÄZISE, WIRTSCHAFTLICH UND MATHEMATISCH GESTÜTZT. MAN KÖNNTE DIE ENTWICKLUNGSMETHODE ALS „PARAMETRIC MATERIAL DESIGN“ BEZEICHNEN. 

 

Teichmann und Zimmermann zerlegen jeden Rohstoff auf der Informationsebene in deren kleinstes Teil und berechnen nach eigens entwickelten Algorithmen optimale Packungen für die gestellten Erfordernisse.

 

DIE ARBEIT IST IMMER EINE KONKRETE, BEZOGEN AUF DIE REGIONAL VORKOMMENDEN ROHSTOFFE UNTER BERÜCKSICHTIGUNG DER PRODUKTIONSBEDINGUNGEN UND KOSTENEFFIZIENZ, JEDOCH OHNE LIMIT, WAS DIE DENKBAREN ZIELE BETRIFFT.

 

Über den analytischen, mathematischen Ansatz können die Preise der Erstellung einer Rezeptur gering gehalten werden; so gering, dass die Entwicklung mitunter bereits für ein einzelnes Bauvorhaben rentabel oder zumindest leistbar wird. UHPC, Blue Concrete und Betonoptimierung zählen bei G.tecz zu den täglichen Standards. Hier sehen sie ihre Aufgabe heute eher darin, Hemmschwellen vor dem neuartigen Beton abzubauen, als Exklusivität zu fördern. Es gibt einen Webshop „MyUHPC“ auf dem kleinere Mengen einer abgepackten Fertigmischung unkompliziert eingekauft werden können. Mehrmals jährlich veranstaltet G.tecz, bzw. deren Design Marke „CSHdeluxe“ auch einen kostengünstigen (100-200 €) in house Workshop zum Kennenlernen und eigenen Gestalten mit UHPC.

 

Kniffliger wird es dort, wo der Beton zusätzliche Leistungen übernehmen soll und überdies auch produktionstechnische Lösungen gesucht sind. „Housefabrik“ ist ein solches Entwicklungsprojekt. Vorweg: das Produkt ist nicht bei G.tecz erhältlich, sehr wohl aber die Betonrezeptur inklusive Produktionsanlage. Gesucht war hier ein monolithisches Betonbauteil, das konventionelle Erfordernisse einer Gebäudehülle erfüllt und möglichst rasch und kostengünstig produziert werden kann. Der ursprünglich angedachte Einsatzbereich umfasste Katastrophen- und Kriegsgebiete in denen beschusssichere, günstige Behausungen aufgestellt werden sollten.

 

G.TECZ ENTWICKELTE EINE SANDWICHKONSTRUKTION AUS UHPC-SCHAUMBETON-UHPC. DAS GANZE AUS EINEM GUSS UND INKLUSIVE DER ERFINDUNG DER PRODUKTIONSANLAGE.

 

Material Design und Maschinenbau aus einer Hand!

 

FÜR EIN 56 M2 HAUS LIEGEN LT. BEISPIELKALKULATION VON „HOUSEFABRIK“ DIE PRODUKTIONSKOSTEN DER WANDELEMENTE BEI 2.400 US $, DAS FERTIG ERRICHTETE HAUS (ROHBAU) LIEGT BEI 14.200 US $. 

 

Die Sandwich Paneele können zwischen 5 und 35 cm Wandstärke variieren und mit 1 m/min in Endlosproduktion gefertigt werden. Die Wärmedämmwerte fehlen hier, grundsätzlich aber darf mit 0,045 W/mK entsprechend gängiger Schaumbetone gerechnet werden, sodass auch die heimische Region von dieser Innovation gut profitieren kann. Alles, was in den Anfängen des Erlernens der UHPC Qualitäten errungen wurde, wie z.B. die Gestaltung mit kräftigen, gleichmäßigen Farben, das Erstellen von Hochglanzoberflächen, oder der filigrane Abdruck von feinen Strukturen kann mühelos in die Produktionsstraße integriert werden. Man möchte da nicht mehr lange warten müssen auf den ersten Bestelltermin.

 

EIN WEITERES VORREITERPROJEKT VON G.TECZ IST DER 3D-BETON-DRUCK, PROTOTYPISCH REALISIERT MIT VOXELJET. 

 

Letztere produzieren 3D Drucker für den industriellen Gebrauch, also z.B. für den 3D Druck von Sandformen für Gussteile im Maschinenbau. Die Schwierigkeit hier liegt in der Gestaltung der Betonkonsistenz, die feucht genug sein muss, um verarbeitet werden zu können und trocken genug, um präzise dort zu haften, wo sie hin gedruckt wird. Dabei müssen auch die aufgebrachten Schichten rasch genug aushärten, um dem wachsenden Objekt ausreichend Stabilität geben zu können. Es gibt eine Reihe von Forschungsgruppen, die sich mit dieser Aufgabe zumeist empirisch quälen. G.tecz suchte die Lösung in den minutiösen Spannungskräften des Wassers.

 

DIE ENTWICKELTE FERTIGMISCHUNG FÜR PULVER VERARBEITENDE DRUCKER BRAUCHT NUR MEHR MIT WASSER ZUR REAKTION GEBRACHT WERDEN. 

 

In der vorliegenden Version eignet sich die Technologie bereits für die Produktion von Design Objekten, Ornamenten, Kunstobjekte aber auch z.B. für Aluminiumguss Formen.

 

Neben diesen hervorzuhebenden Projekten zeugen vor allem Kooperationsprojekte mit Designern die scheinbar spielerische Leichtigkeit und Freude des Entwickelns bei G.tecz. Es gibt hier offensichtlich keine Angst vor einem Dead-End der Ideen und Visionen.

 

 

 

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UHPC-workshop

Thomas Teichmann (li) und Gregor Zimmermann (re),


 

www.gtecz-engineering.com


 

AKTUELL :

UHPC workshop


 

 

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Material Design UHPC by G.tecz, Oberflächen matt, hochglänzend, feinst strukturiert. Fotos: G.tecz Engineering GmbH


 

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G.tecz Housefabrik. Sandwichpaneele für monolithisches, billiges Bauen. UHPC-Schaumbeton-UHPC. Produktion: industriell, 1m/min. Wandstärken 5cm – 35cm.


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3-D-Betondruck, Lampenschirm, Prototyp. G.tecz Engineering GmbH mit Voxeljet AG


 

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Concrete Lace von Mensch Made, Doreen Westphal. Foto: Jeroen van der Wielen, UHPC by G.tecz


 

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BMWi-Forschungsprojekt Tabsolar. Durchströmbare, thermisch aktivierbare Bauteile, Membranvakuumtiefziehverfahren.


 

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Like Paper. Studio Aust und Amelung. Foto: Minu Lee, Tanja Evers. UHPC by G.tecz