Forschungsprojekt:Bootsbau und 3-D-Betondrucker

[ForschungsgruppeInnovatio]

Liebe Bootskenner,

wir sind Studenten der Zeppelin Universität in Friedrichshafen und arbeiten derzeit an einem Forschungsprojekt zum Thema "Innovative Geschäftsfelder für bestehende Technologien“. Im Rahmen dieses Projekts suchen wir nach neuen Anwendungsmöglichkeiten für eine patentierte, aber bisher ungenutzte Technologie.
Wir wenden uns an Sie als Experten für Boote, da wir in ihrem Bereich ein potentielles Anwendungsgebiet für unsere Technologie vermuten.
Bei unserer Technologie (Bezeichnung des Patents: Smart dynamic casting of complex concrete structures) handelt es sich um einen 3-D-Drucker, der das Drucken komplizierter Formen aus schnell härtenden Werkstoffen erlaubt, die sonst nur in aufwändig konstruierten Verschalungen gegossen werden können. Das Besondere an der Technologie ist, dass die Spritzsteuerung an einem Roboterarm befestigt ist und somit frei im Raum bewegt werden kann. So ist es möglich dreidimensionale Strukturen zu schaffen, deren Herstellung normalerweise einen hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand darstellt. (weitere Infos auf Deutsch hier: http://www.ethlife.ethz.ch/archive_a...hung_per/index)
Sehen Sie eine potentielle Einsatzmöglichkeit für unsere Technologie in Ihrem Bereich? Oder kennen Sie vielleicht jemanden, dem wir mit unserer Technologie helfen könnten?
Ich möchte an dieser Stelle noch einmal klarstellen, dass wir nichts verkaufen wolle, sondern dass unser Interesse sich auf mögliche Einsatzgebiete für Technologie beschränkt.
Herzlichen Dank für Ihre Hilfe.
Beste Grüße,
Julia Zirn

[Hesti]

Beton als Bootswerkstoff hat es schon gegeben. Gerade im Selbstbau. Das werdet Ihr schnell recherchieren können. Allerdings - wurde da zuerst eine Stahlarmierung gebaut und in die dann (ohne Verschalung) von Hand der Beton eingearbeitet. Keine Schalung, sondern Armierung. Der Stahlanteil wurde recht hoch gewählt, engmaschiger Kükendraht in großen Mengen auf einem gröberen geschweißten Gerippe etc. Könnt Ihr alles schnell recherchieren. Wanddicken waren wohl im Bereich von "nur" wenigen Zentimetern.

Das hat funktioniert, hat aber in der Regel Boote ergeben, die recht schwer waren. Wenn die Betonschicht auf der Armierung nicht dick genug war, hat es auch Probleme mit Korrosion gegeben.

Ohne Armierung (oder z.B. Faserverstärkung) werdet Ihr sehr wahrscheinlich sehr massive Gewichtsprobleme bekommen (die Zugfestigkeit von Beton ist halt nicht besonders gut). Auch ist Rissfortschritt ein Thema - ein Boot, aus dem bei Kollision oder Grundberührung gleich ein großes Stück herausbricht und ein großes Loch hinterläßt, kann niemand brauchen. Auch das läßt sich bei Beton wahrscheinlich nur mit Armierung oder Faserverstärkung erreichen.

Generell - ist es wohl nur eine Frage der Zeit, bis 3 D Drucken auch in solche Größenordnungen vorstößt. Aber mit reinem Beton sehe ich das bei Booten nicht. Mit einem hoch (lang-) faserhaltigen Beton mag das gehen.

[nav_HH]

...wir drucken boote - allerdings als modelle. Es macht vielleicht Sinn für Schwimmsteganlagen und Hausboot-Pontons, für den Bootsbau um allgemeinen nein!

[Chili]

Wenn man den Beton nun durch GFK ersetzt - quasi das Faserspritzverfahren kombiniert mit der 3D-Drucktechnik - dann wird's interessant!

[Pianist]

Zitat von Hesti

Beton als Bootswerkstoff hat es schon gegeben.

Genau, sogar als Binnenschiff.

Matthias

[Toms]

Liebe Julia Zirn,

da ihr mit Beton arbeitet, gehe ich davon aus, dass ihr euch auch mit der Betontechnologie und auch in der Tragwerksplanung etwas auskennt.

Dies mal "nicht" vorausgesetzt:

Beton ist nur auf Druck belastbar, nicht auf Zug.
Desshalb bringt man in Betonbauteilen in der Zugzone eine Stalbewehrung ein.
Diese Bewehrung sollte dann aber auch auf der von Zug beanspruchten Seite sein.
Nicht in der Nullzone (mittig in dem Betonbauteil) da bringts nix.
Dazu kommt noch die erforderliche Mindestüberdeckung der Bewehrung, die nach den Umwelteinflüssen unterschiedlich ist.
(innere Bauteile, äussere-, Chemische Einflüsse...., WASSER!)
Da ein Boot auch in Salzwasser fahren sollte, wäre eure Überdeckung >= 40mm.
Dazu kommt noch, dass auch die Betongüte entsprechend den Umwelteinflüssen und den Belastungen angepasst werden muss.
Ihr müsstet also einen säurebeständigen C 35/45 WU (LC 35/38) einsetzen.
Die Hülle eines Bootes hat die Eigenschaft, bei Fahrt, ständig wechselnden Kräften ausgesetzt zu sein.
Aussen und innen wechselnd Druck und Zugkräfte.
(Welcher Statiker kann das vorausberechnen?)
Dies bedeutet, ihr müsstet eine innere und äussere Bewehrung einbauen.
Damit wäre die Dicke der Bootshülle (schätzungsweise 40mm Deckung + 10mm Stahl + 50 mm Beton + 10 mm Stahl + 40 mm Deckung) ca 150 mm; 15 cm.
Bei einem spezifischen Gewicht von >= 2,5 würde der qm dann 0,375 t wiegen.
Bei einem 7,00-8,00 m Sportboot wäre das Gewicht der Hülle dann ca. 9,0 Tonnen.
Ich denke mal, das macht keinen Sinn.

Eure Idee ist gut, aber für den Bootsbau wohl eher ungeeignet.

PS: denkt auch mal an den Transport eurer vorgefertigten Bauteile, oder baut eine mobile Anlage.

[Mr-Flopppy]

@Toms.... da ich nicht mehr als einmal "Danke" klicken kann .... hier noch zwei dicke "Danke" "Danke" hinterher.

Kurz und präzise, mit Fachwissen hinterlegte Antwort ! So mag ich mein !

Aber wenn man mal ein bisschen spinnt ... .... zwei Roboter .... mit zwei unterschiedlichen Werkstoffen, die den entsprechenden Anforderungen gerecht werden ..... also Einer "druckt" die Bewährung, parallel der Andere den "Beton" .... das könnte den Yachtbau revolutionieren ....

"Spinnermodus aus"



Gruß Hubert

[KaiB]

-Sportoote aus Ferrocement machten erst ab etwa 12 m Sinn.
-fast ausschließlich Langkielkonstrukte und runde Formen wegen der so max. Festigkeit auf See.
-Bewehrung Moniereisen als Spanten, 50-70 mm Abstand darauf verlegte Rundstäbe plus Maschendraht.
-Im optimalen Fall Wandstärken unter 12mm bei hohem Stahlanteil.
-dennoch bleiben hohe Rumpfgewichte

-Beton wird als abdichtendes Verbunbdelement von innen durchgedrückt, von außen zurück und geglättet

-Beton muss exakt gemischt und vernünftig abbinden können, was ein präzises und kontinuierliches Arbeiten voraussetzt.

-Alle Duchbrüche müssen bereits vorher geplant und vorbereitet werden

-es gibt abweichende Bauabläufe und Materialdicken etc.

Soweit in Stichpunkten nach Reinke/Lütje /Muhs

In der Praxis wurde meist jedoch alles etwas dicker und massiver alleine des nicht ganz homogenen Verbundmateriales wegen

Wenn Ihr also in der Lage seid ein Stahlskelett herzustellen und das ganze präzise mit dem Verbundmaterial zu bekleiden dann ginge es

Ich denke das dürfte kaum klappen

BTW: Wir haben hier eine Betonbootmann such mal nach Gerd Fehlbaum, der weiß vermutlich mehr aus der gelebten Praxis.

[Dicke Lippe]

Zitat von ForschungsgruppeInnovatio

... Oder kennen Sie vielleicht jemanden, dem wir mit unserer Technologie helfen könnten?
...

....

Edit:

Ja, aber ist hier wohl nicht erwünscht.

[Bandit1973]

Hmmm.... es steht ja nur was von "schnell härtenden Werkstoffen"

wenn man nun den Beton durch z.B. PU-Schaum o.Ä. ersetzt, könnte das eine Revolution im Negativ-Formbau sein!!!

EDIT:
zum herstellen der Negativ-Form könnte man ja gleich Beton verwenden.... da ist Gewicht zweitrangig, und auch die Seewasser und Belastungsproblematik nicht vorhanden!!

[AvaVM]

Zitat von Dicke Lippe

Heute wird ja noch gemauert, im Keller:

Mein erster Gedanke bei dem Bild war, dass man recht weit laufen müsste, um zu diesen öffentlichen WCs zu kommen.

[Toms]

Hallo (dickeLippe) Gregor,

verstehe irgendwie deinen Beitrag nicht

Was hat Klinkermauerwerk (deine Bilder) , für den Bau eines Onsen evtl. geeignet, mit dem Bootsbau zu tun?

Aber du hast mich inspiriert, werde diesen Winter mal versuchen mir ein Boot zu "mauern"..mal sehen was dabei rauskommt

Was den Beton angeht, siehe meinen vorherigen Beitrag (bitte lesen).

[Dicke Lippe]

Zitat von Toms

Hallo (dickeLippe) Gregor,

verstehe irgendwie deinen Beitrag nicht

Was hat Klinkermauerwerk (deine Bilder) , für den Bau eines Onsen evtl. geeignet, mit dem Bootsbau zu tun?
....

Das hatte ich im Beitrag doch ausführlich erklärt, das beruhte auf Julias Frage ...

(Für dich wiederhole ich das Zitat gerne mal etwas erweitert, die entscheidenden Passagen sind fett markiert....)

Zitat von ForschungsgruppeInnovatio

..... Oder kennen Sie vielleicht jemanden, dem wir mit unserer Technologie helfen könnten?
Ich möchte an dieser Stelle noch einmal klarstellen, dass wir nichts verkaufen wolle, sondern dass unser Interesse sich auf mögliche Einsatzgebiete für Technologie beschränkt.
...

Aber wenn dir das nicht passt, nehme ich diesen ideal geeigneten Anwendungsbereich eben einfach wieder raus....

[KaiB]

Hier http://www.sykranich.de/makingof/MakingOfKranich.html
ist der Aufwand für einen, recht robusten wenn auch immer noch vergleichsweise dünnen, Betonrumpf zu sehen.

Solltet Ihr dort etwas erkennen was Ihr mit Eurem Verfahren realisieren könntet? Das erleichtert evtl. die Vorstellung wie solch Bau ablaufen kann.
Man kann auf jeden Fall weit unter den oben geschätzten 15 cm bleiben. Die runden Formen fördern die erforderliche Stabilität.
Der Aufwand des Stahlgerüstes bleibt aber.
Das dünne Bedeckung -hoher Qualität- reicht zeigen alte Ferrocementboote die immer noch laufen ohne zu bröckeln.

[Verbraucheranwalt]

Es gibt doch mitllerweile hochfesten Beton, ich schätze mal, dass man mit einem aktuellen Beton noch viel mehr anstellen könnte als in den 60er und 70er Jahren. Ich würde mal schauen was für ein Beton in aktuellen Offshore Anlagen oder Ölplattformen Verwendung findet. Vielleicht könnte man auch statt der Stahlarmierung mit Glasfasermatten oder Kevlarmatten arbeiten?



Gruß
Chris

[Ghostman.72]

Hallo Julia Zirn
Mich fasziniert das Thema 3D Druck enorm, evtl. können Sie ja ein Bild oder eine Skizze von der Anlage hier Posten, damit wir/ich einen besseren Eindruck bekomme/n?

Zitat von ForschungsgruppeInnovatio

Bei unserer Technologie (Bezeichnung des Patents: Smart dynamic casting of complex concrete structures) handelt es sich um einen 3-D-Drucker, der das Drucken komplizierter Formen aus schnell härtenden Werkstoffen erlaubt, die sonst nur in aufwändig konstruierten Verschalungen gegossen werden können. Das Besondere an der Technologie ist, dass die Spritzsteuerung an einem Roboterarm befestigt ist und somit frei im Raum bewegt werden kann. So ist es möglich dreidimensionale Strukturen zu schaffen, deren Herstellung normalerweise einen hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand darstellt. (weitere Infos auf Deutsch hier: http://www.ethlife.ethz.ch/archive_a...hung_per/index)

Mit dem Ansatz Ihrer Zürcher Kollegen bezogen auf den "Druckkopf" sehe ich wenige Möglichkeiten im Bootsbau, die Gründe und Probleme wurden ja schon genannt.
Wenn Ihr "Druckkopf" aber in etwa dem im Spiegel-Artikel (http://www.spiegel.de/spiegel/print/d-29968636.html) entspricht, sehe ich Potenzial im Prototypen- und Spezialbootebau.

Zur Verdeutlichung, auf der rechten Abbildung (http://wissen.spiegel.de/wissen/imag...PG&thumb=false) ist ein "Beton-Druckkopf" zu sehen und nemen wir mal folgendes an:
a) Es gelingt Ihnen in Schritt 1 an Stelle des Spezialbeton's, ein Gelcote aufzubauen, das kaum geschliffen und Poliert werden muss.
b) Sie schaffen es anstelle des normalen Beton's eine Glasfaser-Harzmischung in Schritt 2 so aufzubringen, dass ein stabiler Verbund ohne Lufteinschlüsse usw. entsteht und den entstehenden Zug und Druck standhält.
c) Sie finden eine Möglichkeit Spanten und andere Versteifungen automatisiert einzubauen.
d) Die Roboter können Werkzeuge wechseln um wahlweise Greifen, Schleifen, Polieren, Laminieren oder Gelcote auftragen zu können.

Nemen wir an, es gelingt Ihnen sowas als Produktionsanlage zu entwickeln, dann kann ich mir einen Einsatz im Prototypenbau von Sportbooten vorstellen, da hier Kosten für die Formen der einzelnen Prototypen bis zur Serienreife eingespart werden könnten. Das Serienreife Boot, wird dann "traditionel" mit einer Negativform hergestellt, da die Kosten für eine Form auf viele gebaute Boote abgewälzt werden können.
Eine zweite Möglichkeit könnte ich mir im Spezialboote- und Einzelbootsbau vorstellen, da hier die Kosten für die Formen (Positivkern und Negativform) bei einem einzelnen Boot enorm ins Gewicht fallen.

@
Ich weiss das dies heute noch nicht möglich ist, aber lasst Euch doch gedanklich mal darauf ein und lasst mich am Leben

Lg
Alex

[bambuse]

Zitat von Toms

Was hat Klinkermauerwerk (deine Bilder) , für den Bau eines Onsen evtl. geeignet, mit dem Bootsbau zu tun?

Aber du hast mich inspiriert, werde diesen Winter mal versuchen mir ein Boot zu "mauern"..mal sehen was dabei rauskommt

Zumindest bekommt der Ausdruck "Klinkerbauweise" im Schiffbau eine neue Bedeutung ...
Gruß
Chritoph

[ForschungsgruppeInnovatio]

Liebe Boote-Kenner,

herzlichen Dank für die angeregte Diskussion, die hilfreichen Kommentare und die konstruktive Kritik unserer Technologie.
Das hat uns sehr geholfen. Momentan sind wir noch dabei die Beiträge zu analysieren und die relevanten Informationen herauszufiltern. Neue Erkenntnisse werden wir bald hier posten.
Im Anhang noch eine Skizze von dem Drucker.

Viele Grüße und vielen Dank,
Julia

[ForschungsgruppeInnovatio]

Zitat von nav_HH

...wir drucken boote - allerdings als modelle. Es macht vielleicht Sinn für Schwimmsteganlagen und Hausboot-Pontons, für den Bootsbau um allgemeinen nein!

Drucken Sie die Modellboote aus Beton? Dann wäre das ja ein mögliches Anwendungsgebiet für unseren Drucker!
Grüße,
Julia

[nav_HH]

Julia, modellboote aus Beton?! Um Gottes Willen nein, völlig undenkbar. Es sind Rapid-Prototyping - Verfahren verschiedener Art, mittlerweile sind die Drucker für dne "hausgebruch" im semiprofessionellen Bereich schon gut genug dafür, Koste für einen Drucker wenige tausend Euro - just google it.

[Dicke Lippe]

Sollten doch noch Anwendungsgebiete jenseits von Booten interessant sein....?

[ForschungsgruppeInnovatio]

Ja, wir denken an alle möglichen Anwendungsgebiete. Von Booten über Kaminrohre bis hin zu technischen Bauteilen von Windkraftanlagen.
Uns geht es im Moment nur darum, alle Einsatzgebiete zu sondieren.
Wir hatten gestern die Möglichkeit, mit der Erfindern zu sprechen.
Das dynamische Gießverfahren (die Bezeichnung Drucker ist wohl nicht angemessen) ist auch mit anderen Materialien (z.B. GFK) denkbar.

Viele Grüße,
Julia

[Toms]

Zitat von ForschungsgruppeInnovatio

...
Das dynamische Gießverfahren (die Bezeichnung Drucker ist wohl nicht angemessen) ist auch mit anderen Materialien (z.B. GFK) denkbar.

Viele Grüße,
Julia

Hallo Julia,

das wäre natürlich revolutionär im Bootsbau.
Aber ich denke, dass es euch nicht gelingen wird GFK in nur einigen mm Stärke zu "drucken".
Das GFK müsste dann, sobald es aus der "Druckerdüse" herauskommt, sofort erhärten.
Ansonsten bräuchtet ihr wieder eine Form.
Und da käme dann eure Betongeschichte wieder ins Spiel!
Wenn ihr wirtschaftlich eine beliebige Form bauen/drucken könnt, sehe ich da grosses Potenzial im Bootsbau.

[KaiB]

Zitat von Toms

...
Wenn ihr wirtschaftlich eine beliebige Form bauen/drucken könnt, sehe ich da grosses Potenzial im Bootsbau.

Und noch mehr Arbeitsplätze die wegfallen.
Statt immer -nur- mehr Automation evtl. auch mal drüber nachdenken wie und wo man Leute beschäftigen kann damit die auch über das Geld verfügen um die automatisch hergestellten Artikel kaufen zu können.

[Bandit1973]

Zitat von KaiB

nachdenken wie und wo man Leute beschäftigen kann

Och... irgendwer muss ja die "Druckdüsen" Reinigen, Gelenke abschmieren, das Teil Programmieren, Druckmedium "Anrühren"...etc....

Btw.... wenn eure Boote dadurch 20% billiger werden, bin ich mir sicher, dass die Arbeitsplätze ganz schnell vergessen werden!!!!!!!