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Qualitätsgesicherte Fließfertigung leichter UHFB-Stabelemente mittels Künstlicher Neuronaler Netze

Antragsteller

Prof. Dr.-Ing. Ludger Lohaus Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Baustoffe

Prof. Dr.-Ing. habil. Raimund Rolfes Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Statik und Dynamik

Bearbeiter

Dipl.-Ing. Jan Markowski Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Baustoffe

Nikolai Penner, M. Sc. Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Statik und Dynamik

Jicheng Yuan, M. Sc. Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Statik und Dynamik

Projektbeschreibung

Im Vergleich zur automatisierten Fertigung anderer industrieller Branchen ist das Bauen mit Beton noch immer stark durch handwerkliche Tätigkeiten geprägt. Die endgültigen Eigenschaften von Bauteilen werden erst auf der Baustelle erreicht. Sie sind somit abhängig von Umgebungsbedingungen, die kaum beeinflusst werden können. Dieser Zustand führt zu Ungenauigkeiten und Unsicherheiten bei der Bauwerkserstellung, welche in einem unwirtschaftlichen Materialeinsatz und Störungen im Bauprozess resultieren. Lange Bauzeiten und Wartezeiten bei Störungen sind die Folgen. Unter dem Ansatz „Individualität im Großen - Ähnlichkeit im Kleinen“ sollen im DFG-Schwerpunktprogramm Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft grundliegend neue Bauweisen erforscht werden, deren Ziel ein disruptiver Wandel des Bauens ist.

Gemeinsam mit dem Projektpartner Institut für Statik und Dynamik forscht das Institut für Baustoffe zu einem neuartigen Herstellungsverfahren für Bauteile aus ultra-hochfestem Beton mit einer Bewehrung aus Stahlblech und Kohlenstofffasern.
In einem innovativen Strangpressverfahren werden stabförmige Bauteile hergestellt, die einen Kern aus ultra-hochfestem Beton haben. Sie sind durch eine Kombination aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff und Stahlblech bewehrt.
Es wird ein Sensorkonzept entwickelt, welches in der Lage die, die Bauteile „ab Bauteilgeburt“ zu überwachen. Verschiedene heterogene Messdaten werden genutzt, um den Prozess des Strangpressens mithilfe eines Künstlichen Neuronalen Netzes zu steuern und zu überwachen, sodass eine gleichbleibend hohe Qualität der Bauteile gewährleistet werden kann.

Poster zu den Projektinhalten

Abbildung 1: Schematische Darstellung des Bauteils und des Strangpressprozesses
Abbildung 1: Schematische Darstellung des Bauteils und des Strangpressprozesses

Veröffentlichungen

[2] Tritschel, F. F.; Markowski, J.; Penner, N.; Rolfes, R.; Lohaus, L.; Haist, M.
KI-gestützte Qualitätssicherung für die Fließfertigung von UHFB-Stabelementen
Beton- und Stahlbetonbau 116, Sonderheft Schneller bauen S2, September 2021, S. 34–41.   
(https://doi.org/10.1002/best.202100052)

[1] Lohaus, L.; Rolfes, R.:
Qualitätsgesicherte Fließfertigung leichter UHFB-Stabelemente mittels Künstlicher Neuronaler Netze.
In: BetonWerk International Nr. 2, 2021, S. 18
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Abschlussarbeiten

2022

Forto, D.
Ultra-hochfester Extrusionsbeton – Schaltbare Eigenschaften
Bachelorarbeit, Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Baustoffe, Betreuer: Markowski, J.
Voraussichtliche Abgabe 30.05.2022

2020

Müller, M.
Strangpressen von Beton Hohlprofilen
Masterarbeit, Leibniz Universität Hannover, Fakultät für Bauingenieurwesen und Geodäsie, Institut für Baustoffe, Betreuer: Markowski, J.