TU Dresden RWTH Leibniz Institut Universität Hamburg

Sonderforschungsbereich/Transregio 280

Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen – Grundlagen für eine neue Art zu bauen

Das Ziel des SFB/TRR 280 ist es, neue Grundlagen für das Bauen der Zukunft zu schaffen. Die Strategieentwicklung des SFB/TRR 280 ist darauf ausgerichtet, innovative Konzepte und intelligente Konstruktionen aus Carbonbeton zu entwickeln. Geeignete Methoden für den Entwurf, wie die Modellierung und die Konstruktion mit neuen Materialien erfordern daher eine tiefergehende Grundlagenforschung. Zentraler Ideengeber für die Bauelementengeometrie sind die Biologie, vorrangig die Botanik, aber auch die Fachbereiche Mathematik und Kunst. Angestrebt werden Konstruktionsformen aus mineralischen Kompositen, die Kräfte überwiegend durch Normalspannung abtragen und mit neuen industriellen maschinengestützten Fertigungsmethoden hergestellt werden.

Die Entwicklung neuartiger Strukturen ist verbunden mit Fragen der Herstellbarkeit, der produktbezogenen Nachhaltigkeitsbewertung und der Weiterentwicklung des Verbundwerkstoffs selbst. Neue und innovative Konstruktionsstrategien ermöglichen eine völlig andere Formensprache, reduzieren den Ressourcen- und Energieverbrauch und gewährleisten gleichzeitig eine hohe Gebrauchstauglichkeit, Tragsicherheit und Langlebigkeit.

Die etwa 50 Forscherinnen und Forscher an der Technischen Universität Dresden, der RWTH Aachen University, am Leibniz-Institut für Polymerforschung Dresden e.V. und am Botanischen Garten Hamburg bündeln exzellente Kompetenzen. Ziel ist, eine international sichtbare Vorreiterrolle in der Erforschung des materialminimierten Bauens mit kohlefaserverstärkten mineralisch-basierten Werkstoffen einzunehmen.

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG fördert den Sonderforschungsbereich/Transregio 280 seit Juli 2020.

A
Inspiration

Wissenschaftler aus Botanik, Mathematik, Mechanik, Statik und Wissenschaftsarchitektur sind Impulsgeber für die Entwicklung visionärer Bauformen. Die bewusste Kombination dieser Wissenschaftsbereiche ermöglicht es, neben biologischen (botanischen) Modellen zur Entwicklung effizienter Tragstrukturen auch mathematische Methoden und unterschiedliche Kunstformen als Quelle der Inspiration zu nutzen.

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B
Komponenten

Die Forschung fokussiert die Untersuchungen und Weiterentwicklung der Komponenten des Werkstoffkomposits Carbonbeton. Dies umfasst die Erforschung alternativer klinkerreduzierter Bindemittel sowie neuer Bewehrungsstrukturen auf Basis von Carbonfasern.

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C
Bauteile

Der Projektbereich C bildet einen zentralen Aspekt bei der Erforschung und Entwicklung von Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen. Unter Ausnutzung mathematisch-geometrischer Algorithmen und mechanisch-baubionischer Erkenntnisse entstehen neue materialminimierte und hochtragfähige Carbonbetonbauteile sowie Werkzeuge zu deren Analyse.

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D
Herstellung

Der Fokus liegt auf innovativen Prinzipien zur Herstellung materialminimierter Carbonbetonbauteile, konkret dem Drucken, dem Extrudieren und dem Falten. Zudem entwickeln wir Methoden zur dreidimensionalen Analyse von Carbonbetonstrukturen z. B. mittels Computertomografie. Die Kenntnis der inneren Morphologie von Komposit und Bauteil dient der Weiterentwicklung von Modellen und Prozessen.

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E
Nachhaltigkeit

Für das zukunftweisende Bauen mit materialminimierten Carbonbetonstrukturen sind Erforschung und Gewährleistung der Nachhaltigkeit essentiell. Der Projektbereich E entwickelt Nachhaltigkeitsbewertungen und -voraussagen weiter, befasst sich mit dem Stoffkreislauf und übernimmt eine übergreifende Beratungsfunktion in puncto Umweltbewusstsein für alle Forschungsbereiche im SFB/TRR 280.

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Begleitprojekte

Die Projektbereiche A bis E werden von den Serviceprojekten S, INF, Ö, Z begleitet und unterstützt. Sie betreuen den Umgang mit den im TRR 280 erzeugten Daten, unterstützen bei spzeiellen Messmethoden (v. a. Tomographie) und sorgen für den reibungslosen Ablauf der organisatorischen und öffentlichen Arbeit.

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