Ziegelpresse 2010 - Keller AG Ziegeleien

[ INNOVATION ]
Flexbrick – wie ein Roboter ein Fassaden-
system aus Sichtmauerwerk produziert
Im September 2008 starteten wir zusammen
mit der Assistenzprofessur Architektur
und Digitale Fabrikation von
Gramazio & Kohler das KTI-Projekt Flexbrick.
Ziel der Entwicklung ist ein neues
Fassadensystem aus Klinker oder Sichtsteinen,
welches durch einen computertechnisch
angesteuerten Industrieroboter
völlig neue gestalterische Potenziale
eröffnet und selbst komplexe gestalterische
Prinzipien unmittelbar ermöglicht.
Dank unserer R-O-B-Unit sind wir in der
Lage, solche Bauteile in Pfungen herzustellen.
Der Aufbau der Fassade soll sich
von den bekannten zweischaligen Konstruktionen
abheben. Angestrebt wird
eine leichte Konstruktion, die lediglich
aus dem Flexbrick-Element mit innen applizierter
Dämmung besteht.
Die grösste Herausforderung des gesamten
Forschungsprojekts liegt in der Verar-
beitung des Materials Backstein mit
einem sehr genauen und deswegen
toleranzempfindlichen maschinellen
Verarbeitungsprozess. Die lokalen Ungenauigkeiten
und die durch Strangpressverfahren
und den Trocknungsprozess
leicht verzogene Geometrie des Backsteins
addieren sich in der Stapelung
der Lagen. Das führt zu gravierenden
Massabweichungen. Um dies zu vermeiden,
wurde eine vollautomatische Toleranzmessung
in den Prozess integriert
und mit mehreren eigens entwickelten
Systemen zur Toleranzkompensation
gekoppelt. Die konstante Messung der
Abweichungen erlaubt ein gezieltes Intervenieren
in den Prozess. Dazu stehen
verschiedene Kompensationsstrategien
bereit. Überraschend ist hierbei, dass mit
einer nur geringen Anzahl an Interventionen
ein Bauteil von hoher Präzision
hergestellt werden kann, wohingegen bei
einer Produktion ohne Kompensation
sich schon geringe lokale Abweichungen
dramatisch auf das Bauteil auswirken.
Produktion von Testwänden an der ETH Zürich
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Die nun erreichbare, hohe Massgenauigkeit
der Elemente erlaubt ein präzises
und nahtloses Fügen einzelner Flexbrick
Fertigteile in vertikaler und horizontaler
Ebene.
Als Alternative zu den bekannten Klinkerformaten
wurde ein spezieller Flexbrick-Stein
hergestellt. Da im roboterbasierten
Herstellungsprozess durch die
Klebetechnik keine Mörtelfuge ausführbar
ist, bildet eine beidseitig im Flexbrick-Stein
eingearbeitete Nut die fehlende
Lagerfuge präzise nach. Mit dem
Vorteil zweier gleichwertiger Sichtseiten
ergibt sich eine bisher nicht erreichte optische
Qualität.
Wichtig für eine Anwendung in konkreten
Bauprojekten ist, dass der entwickelte
roboterbasierte Produktionsprozess
nicht nur mit dem eigens entwickelten
Flexbrick-Stein, sondern auch mit den
bekannten Klinkerformaten erfolgreich
getestet werden konnte.
Die weiteren Herausforderungen sind
der statische Nachweis und die Befestigung
der Flexbrick-Elemente. Im
Vergleich zu einer traditionellen Sichtstein-
oder Klinkerwand sind die neuen
Elemente leicht und schmal. Die Wände
müssen genügend Zug- und Biegezugwiderstand
haben, um die auftretenden
seitlichen Kräfte aufnehmen zu können.
Mit verschiedenen Tests wurden in den
letzten Monaten die Eigenschaften der
verklebten Klinkersteine ermittelt. Mit
diesen Daten erarbeiten wir ein Befestigungskonzept.
Im August wurde ein weiterer
Prototyp in unserem Werk in Pfungen
gebaut und anschliessend getestet.
Das KTI-Projekt Flexbrick dauert noch
bis im Herbst 2010.
Möglicher Wandaufbau und Detailstudien
Prototyp eines Flexbrick-Elements mit Steindrehung
Prototyp eines Flexbrick-Elements ohne Steindrehung, hängend zum Testen der Befestigung
Ziegelpresse Nr. 22, September 2010