[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils,
mineralisch gebundenen Bauteils, anorganisches Material enthaltenden Bauteils oder
mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen Bauteils, das mit zumindest einer kontinuierlichen
oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung
versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Herstellverfahren und
ein Bauteil, das mit einem solchen Herstellverfahren hergestellt wird.
[0002] Im Stand der Technik sind Betonbauteile aus homogenen Betonmischungen (von ultrahochfestem
Beton bis Infraleichtbeton) bekannt. Ferner sind sandwichartige und mehrschalige Betonbauteile
bekannt, die Schichten mit abrupter, stufenweiser Eigenschaftsänderung aufweisen.
Die Herstellung solcher Betonbauteile erfolgt üblicherweise durch Gießen, im Nassspritz-
oder Trockenspritzverfahren. Ferner sind multifunktionale Bauteile bekannt, die durch
einen Materialmix ausgebildet werden (z.B. Wärmedämmverbundsysteme). Auch ist es bekannt,
Bauteile durch Änderung der Bauteilgeometrie zu optimieren (Strukturleichtbau). Nachteilig
an den bekannten Bauteilen ist, dass diese meist nur ungenügend an die tatsächlichen
tragstrukturellen und bauphysikalischen Anforderungen angepasst sind, was zu hohem
Materialverbrauch, Gewichtssteigerung, hohem Transportaufwand, Ressourcenverschwendung
und hohem CO
2-Ausstoß führt.
[0003] In Anbetracht obiger Ausführungen wird es Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich,
dass ein Bedarf an der Lösung oder Überwindung oben beschriebener Probleme oder Nachteile
besteht. Die Erfindung bezieht sich auf diesen Bedarf des Standes der Technik sowie
auf andere Bedürfnisse, die Fachleuten anhand dieser Offenbarung ersichtlich werden.
[0004] Die sich aus vorstehend Genanntem ergebenden Aufgaben können insbesondere mit den
Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Die Erfindung ist jedoch nicht
auf Ausführungsformen beschränkt, die sämtliche eingangs genannten Probleme oder Nachteile
des Standes der Technik beseitigen. Vielmehr beansprucht die Erfindung auch allgemein
Schutz für die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen.
[0005] Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Bauteils, insbesondere
Betonbauteils, mineralisch gebundenen Bauteils, vorzugsweise überwiegend anorganisches
Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen
Bauteils geschaffen.
[0006] Insbesondere weist die Vorrichtung zumindest zwei, vorzugsweise separate und/oder
parallel angeordnete Dosiereinrichtungen auf, wobei mindestens eine der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet ist, Material für das Bauteil zu dosieren, und
mindestens eine andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet ist, Material
für das Bauteil zweckmäßig zumindest zeitweise veränderlich zu dosieren.
[0007] Die Vorrichtung weist ferner zumindest eine Ausgabeeinrichtung auf, um (vorzugsweise
das dosierte und/oder veränderlich dosierte) Material auszugeben.
[0008] Das Bauteil wird vorteilhaft so hergestellt, dass es mit zumindest einer kontinuierlichen
(insbesondere gradierten) oder approximiert kontinuierlichen (insbesondere gradierten)
Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei
Raumrichtungen versehen wird. Die Eigenschaftsänderung ist zweckmäßig eine funktionale
Eigenschaftsänderung.
[0009] Die "zumindest eine kontinuierliche oder approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung"
wird der Kürze wegen nachfolgend meist als "kontinuierliche Eigenschaftsänderung"
bezeichnet.
[0010] Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung ermöglicht vorteilhaft, dass das Bauteil
an ein (zweckmäßig tatsächlich auftretendes) bauphysikalisches und/oder tragstrukturelles
Anforderungsprofil anpassbar ist. Somit folgt die Bauteilzusammensetzung-/struktur
vorzugsweise einem bauphysikalischen und/oder tragstrukturellen Anforderungsprofil.
Dadurch kann z.B. ein zumindest annähernd homogener Beanspruchungszustand, eine Verbesserung
der Wärmedämmeigenschaften und eine Multifunktionalität (z.B. Tragen, Dämmen, Dichten)
des Bauteils erzielt werden. Beispielsweise kann mittels der kontinuierlichen Eigenschaftsänderung
eine Verbesserung der Bauteileigenschaften durch eine lokale Anpassung der Porosität
und damit der Festigkeit und Steifigkeit an tatsächlich auftretende Beanspruchungszustände
im Bauteil erzielt werden, z.B. mittels Leichtzuschlägen, Porenbildnern, etc.. Folglich
sind eine Massen- und Materialersparnis und z.B. geringere Bauteilabmessungen realisierbar,
was zu einer positiveren Ökobilanz gegenüber herkömmlichen Bauteilen führt. Im Hochbau
führt die Massen- und Materialersparnis ferner vorteilhaft zu einem Gewinn an Nutzfläche.
[0011] Ferner kann durch die kontinuierliche Eigenschaftsänderung ein dauerhafter Verbund
von Bauteilbereichen unterschiedlicher Material-, insbesondere Betonzusammensetzung
gewährleistet werden.
[0012] Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung kann neben der Anpassung des Bauteils an
tragstrukturelle und bauphysikalische Anforderungsprofile auch der Anpassung des Bauteils
an ökonomische und ökologische Anforderungsprofile dienen. So sind z.B. Ressourceneffizienz,
CO
2-Fußabdruck, Verringerung der im Bauteil gebundenen (embodied) Energie, und/oder verbesserte
Recyclierbarkeit, etc. erzielbar.
[0013] Die kontinuierliche Eigenschaftsänderung betrifft insbesondere zumindest eines von
folgenden: Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit, Steifigkeit, Rohdichte, Porosität, Luftporengehalt,
Pigmentierung, Wassergehalt, Fasergehalt, Wasserdampfdiffusionswiderstand, Wassereindringtiefe
und Gehalt und Art von Zuschlägen, Zusatzmitteln, Zusatzstoffen und weiteren möglichen
Bauteil-, insbesondere Betonbauteilbestandteilen.
[0014] Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Herstellung sortenreiner, z.B. rein mineralischer
und dennoch multifunktionaler Bauteile. Somit kann auf einen unvorteilhaften sortenunreinen
Materialmix verzichtet werden (schlechte Recyklierbarkeit) und trotzdem vorteilhaft
verringerte Bauteilabmessungen erzielt werden.
[0015] Das Bauteil findet besonders Anwendung im Hoch- und/oder Tiefbau und kann z.B. ausgebildet
sein als Teil der Gebäudehülle, Außenwand, Bekleidungsplatte, als Teil des Tragwerks,
Geschossdecke, Balken, Wand, Träger, Unterzug, Stütze, Stützenmauer, Fundament, Lärmschutzwand,
Außenraumgestaltung, Trennwand, Tunnelwand, Brückenkonstruktion, Fahrbahnplatte, Behälter,
Rohr, etc..
[0016] Im Rahmen der Erfindung umfasst die kontinuierliche Eigenschaftsänderung insbesondere
eine fließende, gradierte, stetige und/oder stufenlose Eigenschaftsänderung. Im Rahmen
der Erfindung umfasst die approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung insbesondere
eine stufenweise oder unstetige Eigenschaftsänderung, die z.B. mittels einer Mehrschichtstruktur
oder einer anderen geeigneten Approximationsstruktur erzielt werden kann. Die approximiert
kontinuierliche Eigenschaftsänderung, insbesondere die Mehrschichtstruktur, ist vorzugsweise
so an eine kontinuierliche Eigenschaftsänderung approximiert, dass die Abweichung
gegenüber der kontinuierlichen Eigenschaftsänderung im Hinblick auf ein zu erzielendes
tragstrukturelles und/oder bauphysikalisches Anforderungsprofil zweckmäßig vernachlässigbar
ist. Beispielsweise kann die approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch
eine Mehrschichtstruktur, die zumindest 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 oder 100 verschiedene
Schichten aufweist, an eine kontinuierliche Eigenschaftsänderung approximiert werden.
[0017] Die Eigenschaftsänderung kann im Bauteilinneren und/oder an der Oberfläche des Bauteils
ausgebildet sein.
[0018] Die zumindest eine Ausgabeeinrichtung ist insbesondere stromabwärts der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet.
[0019] Vorzugsweise ist das der einen Dosiereinrichtung zugeführte Material unterschiedlich
zu dem der anderen Dosiereinrichtung zugeführten Material, z.B. in Art, Zusammensetzung
und/oder Eigenschaft. Besonders bevorzugt ist, dass das der einen Dosiereinrichtung
zugeführte Material reziproke oder gegenläufige Eigenschaften relativ zu dem der anderen
Dosiereinrichtung zugeführten Material aufweist, z.B. das eine mit hoher Dichte, Festigkeit
und Wärmeleitfähigkeit und das andere mit niedriger Dichte, Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit.
[0020] Der Begriff "Material" umfasst im Rahmen der Erfindung insbesondere auch Materialien
und/oder eine Materialmischung, z.B. flüssiges Material, granuliertes Material, Wasser,
Zement, Zuschläge, Zusatzstoffe, Zusatzmittel, Luftporen, Funktionswerkstoffe, Gips,
Putz, Fasern, Verdrängungskörper, Kunststoffschaumkörper, Hohlkörper oder andere z.B.
vorgefertigte Funktionskörper (beliebiger Größe, Geometrie und/oder Dichte, z.B. mit
Durchmessern mehrerer Zentimeter, etwa größer als 5, 10, 15 oder 20 cm, vorzugsweise
aus ultrahochfestem Faserfeinkornbeton), etc. und/oder eine Mischung davon. Das Material
kann insbesondere quasi in Reinform und/oder Mischform zur Verfügung gestellt werden.
[0021] Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass die zumindest zwei Dosiereinrichtungen
ausgebildet sind, Material zum Ausbilden des Bauteils veränderlich zu dosieren.
[0022] Die Vorrichtung umfasst vorzugsweise eine Maßnahme, die dafür sorgt, dass ein Material,
das von einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, und ein Material,
das von einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert
wurde, miteinander vermischt werden. Die zumindest eine Maßnahme ist vorzugsweise
stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet. Es ist möglich, dass
die kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch die veränderliche Dosierung und/oder
durch Variation des Mischungsverhältnisses der Materialien erzielt wird. Die veränderliche
Dosierung und/oder die Variation erfolgt vorzugsweise kontinuierlich (z.B. gradiert),
insbesondere fließend.
[0023] Beispielsweise kann aus quasi reinen Ausgangsmaterialien oder aus vorgemischten Materialmischungen
gemischt werden oder es kann eine vorgemischte Materialmischung oder ein quasi reines
Ausgangsmaterial durch Beimischung weiterer Materialien/ Materialmischungen modifiziert
werden.
[0024] Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest eine Mischeinrichtung (z.B. ein Durchlaufmischer,
ein kontinuierlicher Mischer, ein Mischer, der durch die Geometrie seiner Mischkammer
mischt, ein statischer Mischer, ein dynamischer Mischer, eine Mischeinrichtung, die
mittels Druckluftverwirbelung vermischt (z.B. mit Hilfe einer Ringdüse), etc.) aufweist.
Vorzugsweise ist die Mischeinrichtung ausgebildet, um ein Material, das von einer
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, und ein Material, das von einer
anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert wurde, miteinander
zu vermischen. Beispielsweise kann die Mischeinrichtung stromaufwärts der zumindest
einen Ausgabeeinrichtung oder innerhalb der zumindest einen Ausgabeeinrichtung angeordnet
sein.
[0025] Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest zwei, drei oder mehr als drei vorzugsweise
parallel angeordnete Ausgabeeinrichtungen aufweist, um Material auszugeben. Die zumindest
zwei Ausgabeeinrichtungen sind vorzugsweise stromabwärts den zumindest zwei Dosiereinrichtungen
angeordnet.
[0026] Vorzugsweise ist zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung ausgebildet, um Material,
das von einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, mittels eines
Sprühstrahls auszugeben, und eine zweite Ausgabeeinrichtung ist ausgebildet, um Material,
das von einer anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert
wurde, mittels eines Sprühstrahls auszugeben. Insbesondere sind die zumindest eine
erste und zweite Ausgabeeinrichtung so ausgebildet, dass sich das aus der ersten Ausgabeeinrichtung
ausgegebene Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung ausgegebene Material
durch Überschneidung der Sprühstrahlen miteinander vermischen. Bei dieser Ausführungsform
findet die Vermischung im Sprühnebel und/oder stromabwärts außerhalb der zumindest
einen ersten und zweiten Ausgabeeinrichtungen oder vorzugsweise allgemein außerhalb
der Vorrichtung statt. Die Sprühstrahlen sind vorzugsweise Sprühkegel.
[0027] Im Rahmen der Erfindung kann also dosiertes Material mit veränderlich dosiertem Material
vermischt werden bzw. veränderlich dosiertes Material mit veränderlich dosiertem Material
vermischt werden, insbesondere stromaufwärts, in und/oder stromabwärts zumindest einer
Ausgabeeinrichtung. Das miteinander Vermischen erfolgt insbesondere kontinuierlich
(z.B. gradiert, stetig).
[0028] Es ist möglich, dass mindestens eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen ausgebildet
ist (vorzugsweise die zumindest zwei Dosiereinrichtungen), um Material kontinuierlich
oder approximiert kontinuierlich veränderbar zu dosieren. Beispielsweise kann die
veränderliche Dosierung über einen Zeitraum von mindestens 1, 5, 10, 15, 30, 60, 120
oder 180 Sekunden verändert werden. Es ist auch möglich, dass die zumindest zwei Dosiereinrichtungen
zumindest zeitweise zweckmäßig herkömmlich dosieren.
[0029] Im Rahmen der Erfindung umfasst ein kontinuierlich verändertes Dosieren insbesondere
ein fließendes, gradiertes, stetiges und/oder stufenloses Dosieren. Im Rahmen der
Erfindung umfasst ein approximiert kontinuierlich verändertes Dosieren insbesondere
ein stufenweises oder unstetiges Dosieren. Das approximiert kontinuierlich veränderte
Dosieren ist insbesondere mittels mindestens 5, 10, 15, 20, 25, 50, 75 oder 100 Approximationsschritten
an ein kontinuierlich verändertes Dosieren approximiert, wodurch vorteilhaft die am
Bauteil erzeugte approximiert kontinuierliche Eigenschaftsänderung gegenüber der kontinuierlichen
Eigenschaftsänderung im Hinblick auf ein zu erzielendes tragstrukturelles und/oder
bauphysikalisches Anforderungsprofil zweckmäßig vernachlässigbar ist.
[0030] Vorzugsweise ist die zumindest eine Ausgabeeinrichtung eine Absprüheinrichtung, um
Material abzusprühen, insbesondere, um einen flächigen Materialauftrag zu erzielen.
Hierbei kann das Absprühen z.B. mittels eines Nass- oder Trockenspritzverfahrens erfolgen.
Vorzugsweise umfasst die zumindest eine Ausgabeeinrichtung einen Druckluftanschluss,
um Material druckluftunterstützt abzusprühen.
[0031] Es ist auch möglich, dass die zumindest eine Ausgabeeinrichtung eine Einbringleiste
ist, um Material z.B. schichtweise zu gießen, insbesondere, um einen linearen Materialauftrag
zu erzielen. Die Einbringleiste kann z.B. schlitzförmige Öffnungen (z.B. sich gegenüberliegend
und/oder versetzt voneinander) aufweisen, insbesondere zur Materielaufnahme auf der
einen Seite und Materialausgabe in definierter Breite auf der anderen Seite. Hierbei
erfolgt die Ausgabe der Materialien vorzugsweise ohne Druckluft.
[0032] Auch ist es möglich, dass die zumindest eine Ausgabeeinrichtung ein Druckkopf oder
eine Düse ist, um Material tropfenförmig und/oder kontinuierlich auszugeben, insbesondere,
um einen punktweisen, diskreten und/oder linienförmigen Materialauftrag zu erzielen.
Vorzugsweise erfolgt die Ausgabe des Materials kontinuierlich und/oder ohne Druckluft.
[0033] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine insbesondere automatisierte Bewegungseinrichtung
(Führungseinrichtung) zum Bewegen (Führen) der zumindest einen Ausgabeeinrichtung.
Die Bewegungseinrichtung kann die zumindest eine Ausgabeeinrichtung z.B. schwenken,
drehen, horizontal bewegen, vertikal bewegen, bogenförmig bewegen, etc.. Die Bewegungseinrichtung
dient insbesondere zum exakten Positionieren und/oder Ausrichten der zumindest einen
Ausgabeeinrichtung.
[0034] Es ist möglich, dass die Bewegungseinrichtung einen Verteilermast oder Gelenkarm
(z.B. Mehrgelenkverteilermast oder Mehrgelenkarm) umfasst. Es ist auch möglich, dass
die Bewegungseinrichtung einen Roboter, insbesondere 5-Achs- oder 6-Achs-Roboter umfasst.
Die Bewegungseinrichtung kann auch eine Portalkonstruktion umfassen, die vorzugsweise
verfahrbar ist und/oder an der zumindest eine Ausgabeeinrichtung bewegbar angeordnet
ist, vorzugsweise horizontal, axial und/oder schwenkbar.
[0035] Es ist möglich, dass die Bewegungseinrichtung eine vorzugsweise einachsig und/oder
vertikal bewegliche Haltekonstruktion umfasst, die eine Vielzahl z.B. rasterförmig
angeordneter Ausgabeeinrichtungen (z.B. mindestens drei, vier, acht oder zwölf) hält.
Vorteilhaft können die Ausgabeeinrichtungen z.B. einzeln unterschiedlich (z.B. für
mehrachsige Eigenschaftsänderung) oder kollektiv gleich (z.B. für einachsige Eigenschaftsänderung)
angesteuert werden.
[0036] Vorzugsweise werden die zumindest zwei Dosiereinrichtungen im Betrieb einzeln angesteuert.
Ebenso können mehrere Ausgabeeinrichtungen im Betrieb einzeln angesteuert werden.
[0037] Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest eine Erfassungseinrichtung aufweist
zum Erfassen zumindest eines bauteilspezifischen, bauteilbeeinflussenden und/oder
vorrichtungsspezifischen Zustandsparameters (z.B. Zustandsgröße, Zustandseigenschaft,
Positionierung, etc.). Die Erfassung kann z.B. vor, während und/oder nach der Herstellung
des Bauteils erfolgen.
[0038] Die Erfassungseinrichtung ist vorzugsweise zusammen mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung
bewegbar und z.B. an der zumindest einen Ausgabeeinrichtung oder an der Bewegungseinrichtung
befestigt.
[0039] Es ist auch möglich, dass die Erfassungseinrichtung stationär ist, also nicht mit
der Ausgabeeinrichtung oder der Bewegungseinrichtung bewegt wird. Die stationäre Erfassungseinrichtung
ist z.B. außerhalb einer Schalung für das Bauteil positioniert oder in der Schalung
für das Bauteil integriert.
[0040] Es ist möglich, dass die Vorrichtung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest
eines materialstromspezifischen Zustandsparameters aufweist, der z.B. innerhalb der
Vorrichtung vorliegt (z.B. Volumenstrom, Zustandsgröße, Zustandseigenschaft, etc.).
Die Erfassung kann z.B. vor, während und/oder nach der Herstellung des Bauteils erfolgen.
[0041] Der bauteilspezifische Zustandsparameter umfasst im Rahmen der Erfindung insbesondere
zumindest eines von Folgenden: Geometrie, Schichtdicke, Position, Abmessung, Zusammensetzung,
Gefüge und Vorhandensein des Materialauftrags und somit des Bauteils oder zumindest
eines Teils davon und jedwede anderen das Bauteil oder den Materialauftrag charakterisierenden
Eigenschaften. Der bauteilbeeinflussende Zustandsparameter umfasst im Rahmen der Erfindung
insbesondere zumindest eines von Folgenden: Geometrie, Position, Lage, Ausrichtung
und Vorhandensein einer Bewehrung für das Bauteil, eines Einbauteils für das Bauteil
oder allgemein andere am Herstellungsort des Bauteils vorzufindende, das Bauteil und/oder
den Herstellungsprozess beeinflussende Zustandsparameter, im Flug befindliches, mittels
zumindest einer Ausgabeeinrichtung ausgegebenes Material (z.B. Sprühstrahl(en), etc.),
Abstand der zumindest einen Ausgabeeinrichtung zum Materialauftrag, zur Schalung,
zum Einbauteil, etc. und ferner z.B. klimatische Zustandsparameter wie Lufttemperatur,
Luftfeuchtigkeit, etc.. Der vorrichtungsspezifische Zustandsparameter umfasst im Rahmen
der Erfindung insbesondere zumindest eines von Folgenden: Position, Lage, Ausrichtung
und Geschwindigkeit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung und/oder der Bewegungseinrichtung
und allgemein die Vorrichtung charakterisierende Parameter (z.B. statische und/oder
dynamische Eigenschaften). Der materialstromspezifische Zustandsparameter umfasst
im Rahmen der Erfindung zumindest eines von Folgenden: einen oder mehrere Materialvolumenströme,
Zusammensetzung und Konsistenz der Materialvolumenströme, Förderdruck, etc.. Bei den
vorstehend genannten Zustandsparametern kann es sich im Rahmen der Erfindung z.B.
um sich verändernde, dynamische, statische, unveränderliche, etc. Zustände, Kenngrößen,
Eigenschaften, etc. handeln.
[0042] Im Rahmen der Erfindung umfasst das Erfassen insbesondere ein Messen, Vermessen,
Detektieren und/oder Überwachen. Die zumindest eine Erfassungseinrichtung kann somit
eine Messeinrichtung, Vermessungseinrichtung, Detektionseinrichtung und/oder Überwachungseinrichtung
sein (z.B. Sensor, Lasersensor, Laserpunktsensor, 3D-Laserscanner, Drucksensor, etc.),
wodurch z.B. feststellbar ist, ob das Bauteil ordnungsgemäß hergestellt wird.
[0043] Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine insbesondere elektronische Kontrolleinrichtung
(z.B. eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung), die vorzugsweise mit zumindest einem
Kontrollabschnitt (z.B. ein regel- und/oder steuerbarer Abschnitt) verbunden ist,
um den zumindest einen Kontrollabschnitt und/oder das Dosieren zumindest einer der
zumindest zwei Dosiereinrichtungen z.B. mittels zumindest eines Stellglieds, Aktors,
Ventils oder andere geeignete Weise zu kontrollieren (z.B. zu regeln- und/oder zu
steuern), vorzugsweise in Echtzeit. Bei einer besonders hervorzuhebenden Ausführungsform
der Erfindung ist eine Kontrolleinrichtung mit der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen
verbunden, um das Dosieren zu kontrollieren, und/oder mit der anderen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen verbunden, um das Dosieren so zu kontrollieren, dass es veränderlich
ausgeführt wird, z.B. wie oben erwähnt in Abhängigkeit zumindest eines vorstehend
beschriebenen Zustandsparameters und/oder eines nachstehend beschriebenen computergenerierten
Modells des herzustellenden Bauteils.
[0044] Die Kontrolleinrichtung ist vorzugsweise mittels eines Kontrollkreises (Steuer- und/oder
Regelkreis) mit zumindest einer der zwei Erfassungseinrichtungen und/oder dem zumindest
einen Kontrollabschnitt verbunden.
[0045] Die Kontrolleinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um den zumindest einen Kontrollabschnitt
in Abhängigkeit des durch die erste und/oder zweite Erfassungseinrichtung erfassten
zumindest einen Zustandsparameters z.B. über den Kontrollkreis zu kontrollieren.
[0046] Die Kontrolleinrichtung ist ferner insbesondere ausgebildet, um in Abhängigkeit eines
computergenerierten Modells (3D-CAD-Entwurfs - CAD: Computer Aided Design) des herzustellenden
Bauteils, insbesondere dieses darstellende Daten/ Informationen den zumindest einen
Kontrollabschnitt zu kontrollieren. Zu diesem Zweck kann die Kontrolleinrichtung z.B.
eine Speichereinheit umfassen, in der das computergenerierte Modell, insbesondere
dieses darstellende Daten/Informationen hinterlegbar sind, und/oder eine Schnittstelle,
um das computergenerierte Modell, insbesondere dieses darstellende Daten/Informationen
in die Kontrolleinrichtung zu transferieren. Das computergenerierte Modell kann die
zu erzielende Bauteilgeometrie, die zu erzielende Materialstruktur und/oder die zu
erzielende Materialzusammensetzung des Bauteils umfassen (z.B. Art, Porosität, Luftporengehalt,
Pigmentierung, Verteilung der Materialien, Zusammensetzung der Materialien, Faser-
und Bewehrungsgehalt, mechanische Eigenschaften, etc.).
[0047] Im Rahmen der Erfindung ist also eine aktive Kontrolle (Steuerung, Regelung) bzw.
Beeinflussung des zumindest einen Kontrollabschnitts auf Basis eines Abgleichs von
Ist- und Soll-Zustand möglich, insbesondere durch Erfassen zumindest eines Zustandsparameters
(Ist-Größe), Vergleichen mit Soll-Größe (z.B. aus computergeneriertem Modell), entsprechende
Kontrolle bzw. Beeinflussung des Kontrollabschnitts, und gegebenenfalls erneutes Erfassen,
Vergleichen, entsprechendes Kontrollieren, usw..
[0048] Zu erwähnen ist, dass die Vorrichtung zumindest eine, vorzugsweise zwei Fördereinrichtungen
(z.B. Pumpen, Schneckenpumpen, etc.) zum Fördern der Materialien aufweist, die vorzugsweise
stromaufwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen angeordnet sind. Zumindest eine
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen kann als Fördereinrichtung ausgeführt sein.
[0049] Der zumindest eine Kontrollabschnitt kann z.B. eines von Folgenden sein: die eine
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen, um dadurch vorteilhaft das Dosieren zu kontrollieren,
die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen, um dadurch vorteilhaft das veränderliche
Dosieren zu kontrollieren, die zumindest eine Ausgabeeinrichtung, eine Vielzahl von
Ausgabeeinrichtungen, die z.B. einzeln unterschiedlich oder kollektiv gleichartig
kontrollierbar sind, die zumindest eine Maßnahme, die Bewegungseinrichtung und/oder
die zumindest zwei Fördereinrichtungen zum Fördern der Materialien und andere geeignete
variable Vorrichtungsparameter.
[0050] Zu erwähnen ist, dass zumindest eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen z.B.
als Durchflussbegrenzer, Ventil, etc. ausgebildet sein kann.
[0051] Es ist möglich, dass die Vorrichtung zumindest drei, vier, acht oder zwölf Ausgabeeinrichtungen
umfasst, die z.B. in einem Raster oder in Reihe benachbart zueinander angeordnet sind.
Wie bereits oben erwähnt, ist es möglich, dass die Ausgabeeinrichtungen z.B. einzeln
unterschiedlich (z.B. für mehrachsige Eigenschaftsänderung) oder kollektiv gleich
(z.B. für einachsige Eigenschaftsänderung) angesteuert werden.
[0052] Die zumindest zwei Dosiereinrichtungen sind insbesondere parallel angeordnet und/oder
zur unabhängigen Dosierung ausgebildet. Außerdem sind auch die zumindest zwei Ausgabeeinrichtungen
insbesondere parallel angeordnet, was zweckmäßig auch für die zumindest zwei Fördereinrichtungen
gilt.
[0053] Ferner ist zu erwähnen, dass die vorstehend beschriebenen Einzeleinrichtungen wie
die Dosiereinrichtungen, die Mischeinrichtung und/oder die Ausgabeeinrichtung zu Einrichtungen
zusammengefasst werden können, die mehrere der genannten Funktionen zugleich erfüllen.
[0054] Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das mittels der mindestens einen Dosiereinrichtung
auszuführende Dosieren und das mittels der mindestens einen anderen Dosiereinrichtung
auszuführende veränderliche Dosieren zeitgleich, zeitlich überlappend und/oder zeitlich
beabstandet, z.B. nacheinander durchgeführt wird.
[0055] Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Herstellung zumindest eines Bauteils,
insbesondere Betonbauteils, mineralisch gebundenen Bauteils, vorzugsweise überwiegend
anorganisches Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenen
Bauteils. Das Verfahren wird vorzugsweise mit einer wie hierin beschriebenen Vorrichtung
ausgeführt.
[0056] Vorzugsweise wird bei dem Verfahren Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens
einer von zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert.
[0057] Ferner wird Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer anderen
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich dosiert.
[0058] Außerdem kann z.B. mittels zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen
angeordneten Ausgabeeinrichtung Material ausgegeben werden, um das Bauteil herzustellen
und mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung
in zumindest einer Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei Raumrichtungen zu versehen.
[0059] Weitere Verfahrensschritte ergeben sich aus der vorstehenden die Vorrichtung betreffenden
Beschreibung, auf die verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden. Außerdem umfasst
die Erfindung ein Bauteil, hergestellt mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Im
Rahmen der Erfindung ist es möglich, dass das mittels dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellte Bauteil weiter verarbeitet und/oder modifiziert wird.
[0060] Das Verfahren der Erfindung kann ferner eines oder mehrere der folgenden Merkmale
umfassen:
Es ist möglich, dass Material, das von der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen
dosiert wurde, und Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen
veränderlich dosiert wurde, miteinander vermischt werden, und vorzugsweise ein Mischungsverhältnis
gebildet wird, wobei durch Variation des Mischungsverhältnisses die Eigenschaftsänderung
erzielt wird.
[0061] Ferner kann Material, das von der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen dosiert
wurde, und Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen veränderlich
dosiert wurde, mittels zumindest einer Mischeinrichtung miteinander vermischt werden,
die stromaufwärts der zumindest einen Ausgabeeinrichtung oder in der zumindest einen
Ausgabeeinrichtung angeordnet ist.
[0062] Zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung kann Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls ausgeben, und eine
zweite Ausgabeeinrichtung kann Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen
veränderlich dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls ausgeben. Das aus der ersten
Ausgabeeinrichtung ausgegebene Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung
ausgegebene Material kann sich durch Überschneidung der Sprühstrahlen miteinander
vermischen.
[0063] Vorzugsweise dosiert zumindest eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen Material
kontinuierlich oder approximiert kontinuierlich.
[0064] Die zumindest eine Ausgabeeinrichtung kann z. B. eine Absprüheinrichtung sein, die
Material absprüht, insbesondere, um einen flächigen Materialauftrag zu erzielen. Die
zumindest eine Ausgabeeinrichtung kann eine Einbringleiste sein, die Material gießt,
insbesondere, um einen linearen Materialauftrag zu erzielen. Die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
kann allerdings auch ein Druckkopf oder eine Düse sein, der oder die Material tropfenförmig
oder kontinuierlich ausgibt, insbesondere, um einen punktweisen oder diskreten Materialauftrag
zu erzielen.
[0065] Die zumindest eine Ausgabeeinrichtung wird mittels einer automatisierten Bewegungseinrichtung
bewegt.
[0066] Es ist möglich, dass zumindest ein bauteilspezifischer, bauteilbeeinflussender und/oder
vorrichtungsspezifischer Zustandsparameter mittels zumindest einer ersten Erfassungseinrichtung
erfasst wird, wobei vorzugsweise die zumindest eine Erfassungseinrichtung zusammen
mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung bewegt wird oder stationär ist.
[0067] Es ist ferner möglich, dass zumindest ein materialstromspezifischer Zustandsparameter,
der innerhalb der Vorrichtung zur Herstellung des Bauteils vorliegt, mittels zumindest
einer zweiten Erfassungseinrichtung erfasst wird.
[0068] Eine Kontrolleinrichtung kann zweckmäßig zumindest einen Kontrollabschnitt oder das
Dosieren zumindest einer der zumindest zwei Dosiereinrichtungen kontrollieren, vorzugsweise
in Echtzeit.
[0069] Die Kontrolleinrichtung kann vorzugsweise den zumindest einen Kontrollabschnitt in
Abhängigkeit des durch die erste und/oder zweite Erfassungseinrichtung erfassten zumindest
einen Zustandsparameters kontrollieren.
[0070] Die Kontrolleinrichtung kann zweckmäßig den zumindest einen Kontrollabschnitt in
Abhängigkeit eines computergenerierten Modells des herzustellenden Bauteils kontrollieren.
[0071] Der zumindest eine Kontrollabschnitt umfasst vorzugsweise zumindest eines von folgenden:
die eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen, die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen,
insbesondere, um das veränderliche Dosieren zu kontrollieren, die zumindest eine Ausgabeeinrichtung,
eine Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen, die einzeln unterschiedlich oder kollektiv
gleich kontrollierbar sind, die zumindest eine Mischeinrichtung, die Bewegungseinrichtung,
und/oder zumindest eine von zumindest zwei Fördereinrichtungen zum Fördern der Materialien.
[0072] Obige erfindungsgemäßen Merkmale und Ausführungsformen sind beliebig miteinander
kombinierbar. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
offenbart oder ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
- Figur 1:
- zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung zum Herstellen eines Bauteils
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 2:
- zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 3:
- zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 4:
- zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer wiederum anderen Ausführungsformen
der Erfindung,
- Figur 5:
- zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen
zum Ausbilden des Bauteils stromaufwärts einer Ausgabeeinrichtung erfolgt,
- Figur 6:
- zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen
zum Ausbilden des Bauteils innerhalb einer Ausgabeeinrichtung erfolgt,
- Figur 7:
- zeigt eine Ausführungsform gemäß der Erfindung, bei der ein Mischvorgang der Materialen
zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb zweier Ausgabeeinrichtungen oder
allgemein außerhalb der Vorrichtung zum Herstellen des Bauteils erfolgt,
- Figur 8:
- zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels eines Druckkopfes ausgegeben
werden,
- Figur 9:
- zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels einer Einbringleiste ausgegeben
werden,
- Figur 10:
- zeigt schematisch ein Materialauftragsprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei dem die Materialien zum Ausbilden des Bauteils mittels einer Absprüheinrichtung
abgesprüht werden,
- Figur 11:
- zeigt eine Bewegungseinrichtung in Form eines Verteilermastes oder Gelenkarms gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 12:
- zeigt eine Bewegungseinrichtung in Form einer beweglichen Portalkonstruktion, an der
eine Ausgabeeinrichtung beweglich montiert ist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 13:
- zeigt eine Bewegungseinrichtung mit einer Vielzahl von in einem Raster angeordneten
Ausgabeeinrichtungen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 14:
- zeigt eine schematische Darstellung von Zuständen, die vor und während der Herstellung
des Bauteils vorzufinden sind, sowie mögliche Arten und Positionen von Erfassungseinrichtungen,
- Figur 15:
- zeigt eine schematische Prinzipdarstellung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
bei der die Materialien zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb zweier Ausgabeeinrichtungen
im Sprühnebel miteinander vermischt werden,
- Figur 16:
- zeigt eine schematische Prinzipdarstellung gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung, bei der die Materialien zum Ausbilden des Bauteils stromabwärts außerhalb
dreier Ausgabeeinrichtungen im Sprühnebel miteinander vermischt werden,
- Figur 17:
- zeigt ein Bauteil mit eindimensional kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher
Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 18:
- zeigt ein Bauteil mit zweidimensional kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher
Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 19:
- zeigt ein Bauteil mit dreidimensional kontinuierlicher oder approximiert kontinuierlicher
Eigenschaftsänderung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 20:
- zeigt eine schematische Prinzipdarstellung der Erzeugung und des resultierenden Gefüge-Aufbaus
einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung gemäß
einer Ausführungsform der Erfindung,
- Figur 21:
- zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
und
- Figur 22:
- zeigt ein Flussdiagram eines Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
[0073] Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen teilweise überein, wobei ähnliche
oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und zu deren Erläuterung
auch auf die Beschreibung einer oder mehrerer anderer Ausführungsformen verwiesen
wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
[0074] Figur 1 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer Vorrichtung 1 zum Herstellen
eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das herzustellende Bauteil
ist ein Betonbauteil, mineralisch gebundenes Bauteil, anorganisches Material enthaltendes
Bauteil oder mittels eines Bindemittels zusammengehaltenes Bauteil. Die Vorrichtung
1 weist drei separate, parallel angeordnete Dosiereinrichtungen 10 auf, die über drei
parallele Zuführungen 20 mit unterschiedlichen Materialien zum Ausbilden des Bauteils
versorgbar sind. Die Materialen können z.B. in quasi Reinform oder als Mischungen
den drei Dosiereinrichtungen 10 zugeführt werden. Die drei Dosiereinrichtungen 10
sind ausgebildet, um das ihnen zugeführte Material kontinuierlich, insbesondere gradiert
veränderbar zu dosieren.
[0075] Die Vorrichtung 1 umfasst eine Maßnahme 40.1, die dafür sorgt, dass die dosierten
Materialien miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.1 wird durch eine Mischeinrichtung
ausgebildet, die stromabwärts der drei Dosiereinrichtungen 10 angeordnet ist. Die
Vorrichtung 1 umfasst auch drei parallele Fördereinrichtungen 80 zum Fördern der Materialien.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine stromabwärts der drei Dosiereinrichtungen und
stromabwärts der Maßnahme 40.1 angeordnete Ausgabeeinrichtung 30 zum Ausgeben der
dosierten und miteinander vermischten Materialien mittels eines Sprühstrahls ST, um
einen Materialauftrag MA in einer Schalung 100 zu erzeugen und das Bauteil herzustellen.
Das Bauteil wird so hergestellt, dass es mit zumindest einer funktionalen kontinuierlichen
Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung versehen ist.
[0076] Die Vorrichtung 1 umfasst auch eine Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung
30 während der Herstellung des Bauteils und eine Erfassungseinrichtung 60, die unter
Bezugnahme auf die Figuren 11 bis 14 detaillierter beschrieben werden.
[0077] Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen Kontrollabschnitt (in Figur 1 schematisch
angedeutet mittels des Pfeils) und eine Kontrolleinrichtung (Steuer-/Regeleinrichtung)
70, die mit dem Kontrollabschnitt und der Erfassungseinrichtung 60 verbunden ist.
Die Kontrolleinrichtung 70 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit der durch die Erfassungseinrichtung
60 erfassten Zustandsparameter und in Abhängigkeit eines 3D-CAD-Modells (CAD: Computer
Added Design) des herzustellenden Bauteils den Kontrollabschnitt z.B. mittels einer
oder mehrerer Stellglieder zu kontrollieren. Der Kontrollabschnitt umfasst die Bewegungseinrichtung
50 und die drei Dosiereinrichtungen 10, wodurch es insbesondere möglich ist, das kontinuierliche
Dosieren zu kontrollieren. Es ist auch möglich, dass der Kontrollabschnitt weitere
Einrichtungen der Vorrichtung 1 umfasst, z.B. die Mischeinrichtung 40.1, die Ausgabeeinrichtung
30 und die Fördereinrichtungen 80. Ebenso kann das Kontrollieren alternativ oder ergänzend
in Abhängigkeit erfasster materialstromspezifischer Zustandsparameter erfolgen, die
während des Herstellungsprozesses innerhalb der Vorrichtung 1 vorliegen und mittels
einer weiteren, nicht gezeigten mit der Kontrolleinrichtung 70 verbundenen Erfassungseinrichtung
erfasst werden.
[0078] Figur 2 zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Das Mischprinzip basiert auf zwei z.B. homogenen Ausgangsmischungen A und B, die vorzugsweise
reziproke Eigenschaften aufweisen (z.B. Ausgangsmischung A mit hoher Dichte, hoher
Festigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit und Ausgangsmischung B mit geringer Dichte,
geringer Festigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit). Figur 3 zeigt schematisch ein
Mischprinzip gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Das Mischprinzip basiert
auf einer Ausgangsmischung, die durch Hinzumischen weiterer Materialien wie Zuschläge
(z.B. Kies, Sand, Schotter oder andere übliche Betonzuschläge) und/oder Zusätze (z.B.
Farbpigmente, organische Stoffe, Fasern und andere übliche Betonzusatzstoffe) modifiziert
wird. Figur 4 zeigt schematisch ein Mischprinzip gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform
der Erfindung. Das Mischprinzip basiert darauf, dass die Materialien zur Ausbildung
des Bauteils wie z.B. Wasser, Zement, Zuschläge, Zusatzstoffe, Zusatzmittel, quasi
in Reinform miteinander vermischt werden. Unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 4
wird die kontinuierliche Eigenschaftsänderung durch Variation des Mischungsverhältnisses
der Ausgangsmaterialien und insbesondere durch geeignete veränderliche Dosierung der
Ausgangsmaterialien erzielt.
[0079] Figur 5 zeigt eine Maßnahme 40.1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die dafür
sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung des Bauteils miteinander
vermischt werden. Die Maßnahme 40.1 umfasst eine Mischeinrichtung, die stromaufwärts
der Ausgabeeinrichtung 30 angeordnet ist. Die Mischeinrichtung kann z.B. ein Durchlaufmischer
sein.
[0080] Figur 6 zeigt eine Maßnahme 40.2 gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
die dafür sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung des Bauteils
miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.2 umfasst eine Mischeinrichtung, die
in der Ausgabeeinrichtung 30 untergebracht ist. Die Mischeinrichtung kann z.B. eine
Mischeinrichtung sein, die durch die Geometrie ihrer Mischkammer eine Vermischung
erzeugt, oder eine Mischeinrichtung, die durch Druckluftverwirbelung (z.B. mit Hilfe
einer Ringdüse) eine Mischung erzeugt.
[0081] Figur 7 zeigt eine Maßnahme 40.3 gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der
Erfindung, die dafür sorgt, dass die unterschiedlichen Materialien zur Ausbildung
des Bauteils miteinander vermischt werden. Die Maßnahme 40.3 umfasst zwei Ausgabeeinrichtungen
30, die so ausgebildet sind, dass die Materialien mittels Sprühstrahlen ausgegeben
werden und durch Überschneidung der Sprühstrahlen miteinander vermischt werden, was
folglich stromabwärts außerhalb der zwei Ausgabeeinrichtungen 30 erfolgt. Der Mischvorgang
kann z.B. mittels eines Nass- oder Trockenspritzverfahrens erfolgen, bei dem vorzugsweise
zuvor z.B. zwei homogene Ausgangsmischungen parallel gefördert und getrennt dosiert
wurden.
[0082] Figur 8 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung. Die in Figur 8 gezeigte Ausgabeeinrichtung 30 ist als Druckkopf oder Düse
ausgebildet, um die Materialien tropfenförmig und/oder kontinuierlich auszugeben,
wodurch ein punktweiser oder diskreter Materialauftrag erzielt wird. Der Materialauftrag
erfolgt ohne Druckluft.
[0083] Figur 9 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer anderen Ausführungsform
der Erfindung. Die Ausgabeeinrichtung 30 ist ausgebildet als Einbringleiste, um die
Materialien zum Ausbilden des Bauteils vorzugsweise schichtweise zu gießen, wodurch
ein linearer Materialauftrag MA erzielt wird. Die Einbringleiste umfasst schlitzförmige
Öffnungen, die einander gegenüber oder versetzt zueinander angeordnet sind, zur Materialaufnahme
auf der eine Seite und Materialabgabe in definierter Breite auf der anderen Seite.
Die Breite der Einbringleiste ist kleiner oder gleich der Breite der Schalung 100.
Der Materialauftrag erfolgt ohne Druckluft.
[0084] Figur 10 zeigt schematisch einen Materialauftrag MA gemäß einer wiederum anderen
Ausführungsform der Erfindung. Die Ausgabeeinrichtung 30 ist als Absprüheinrichtung
ausgebildet, um die Materialien zum Ausbilden des Bauteils abzusprühen, wodurch ein
flächiger Materialauftrag erzielt wird. Das Absprühen kann mittels eines Nass- oder
Trockenspritzverfahrens erfolgen. Der Materialauftrag erfolgt mittels Druckluft.
[0085] Figur 11 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer automatisierten Bewegungseinrichtung
50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Bewegungseinrichtung 50 ist ein Verteilermast oder Gelenkarm mit mehreren Freiheitsgraden.
Die Bewegungseinrichtung 50 kann z.B. ein 5-Achs- oder 6-Achs-Roboter sein. Die Sprühachse
der Ausgabeeinrichtung 30 kann dadurch stets orthogonal zur Tangentialebene am Auftragsort
ausgerichtet werden. Als Einsatzorte kommen z.B. in Betracht: in situ, Fertigteil-Werk
oder Feldfabrik. Diese Ausführungsform ermöglicht vorteilhaft z.B. gekrümmte Bauteile.
Die in Figur 11 gezeigten Pfeile symbolisieren beispielhaft die Bewegungsmöglichkeiten
der Bewegungseinrichtung 50.
[0086] Figur 12 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung einer automatisierten Bewegungseinrichtung
50 zum Bewegen der Ausgabeeinrichtung 30 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Die Bewegungseinrichtung 50 umfasst eine Portalkonstruktion, an der eine Ausgabeeinrichtungen
30 beweglich montiert ist, z.B. horizontal und vertikal beweglich und bei Bedarf schwenkbar.
Die Portalkonstruktion ist horizontal verfahrbar. Die in Figur 12 gezeigten Pfeile
symbolisieren die Bewegungsmöglichkeiten der Bewegungseinrichtung 50 und der Ausgabeeinrichtung
30.
[0087] Figur 13 zeigt eine automatisierte Bewegungseinrichtung 50 zum Bewegen einer Vielzahl
von Ausgabeeinrichtungen 30 gemäß einer wiederum anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die Bewegungseinrichtung 50 umfasst eine bewegliche Haltekonstruktion, die eine Vielzahl
von in einem Raster angeordneten Ausgabeeinrichtungen 30 hält. Die Haltekonstruktion
und somit das Raster aus der Vielzahl der Ausgabeeinrichtungen 30 sind vorzugsweise
einachsig und insbesondere vertikal verfahrbar. Dadurch kann vorteilhaft eine ökonomische
Herstellung ebener Bauteile realisiert werden, z.B. im Fertigteilwerk. Vorteilhaft
werden ferner stufenlose Eigenschaftsübergänge in Z-Achse ermöglicht.
[0088] Figur 14 zeigt eine schematische Darstellung von Zuständen, die vor und während der
Herstellung des Bauteils am Herstellungsort des Bauteils vorgefunden werden können
und mehrere Erfassungseinrichtungen 60, 60', 60'' zum Erfassen entsprechender Zustandsparameter.
Die Erfassungseinrichtungen 60 und 60' dienen zum Messen und Detektieren bauteilspezifischer
(z.B. Zusammensetzung, Geometrie, Schichtdicke, Materialdichte, Bauteileigenschaften,
etc.), bauteilbeeinflussender (z.B. Schalung 100, Bewehrung 101, Einbauteil 102, Temperatur,
Luftfeuchtigkeit, etc.) und vorrichtungsspezifischer (z.B. Position, Geschwindigkeit,
Ausrichtung, etc. der Ausgabeeinrichtung 30 oder der Bewegungseinrichtung 50) Zustandsparameter.
Die Erfassungseinrichtung 60 ist zusammen mit der Ausgabeeinrichtung 30 bewegbar und
als Laserpunktsensor ausgeführt. Die Erfassungseinrichtung 60' ist stationär, unabhängig
von der Ausgabeeinrichtung 30 und als 3D-Laserscanner ausgeführt. Die Erfassungseinrichtung
60" ist in der Schalung 100 integriert und kann z.B. das Gewicht des Materialauftrags
oder das Vorhandensein von Materialauftrag erfassen. Die Erfassungseinrichtung 60"
ist als Drucksensor ausgeführt.
[0089] Die Erfassungseinrichtungen 60, 60' und 60" und deren Ausgabedaten werden in die
Prozesskette zur Herstellung des Bauteils eingebunden und berücksichtigt. Bei insbesondere
gleichzeitiger Erfassung materialstromspezifischer Zustandsparameter (z.B. ein oder
mehrere parallele Materialvolumenströme, Konsistenz und/oder Zusammensetzung der Materialvolumenströme,
Förderdruck, etc.) innerhalb der Vorrichtung 1 mittels einer weiteren, nicht gezeigten
Erfassungseinrichtung und Rückkopplung mit einem Kontrollkreis kann die Ansteuerung
des Kontrollabschnitts (d.h. insbesondere der variablen Vorrichtungsparameter), der
somit einen Regelabschnitt darstellt, in Echtzeit erfolgen.
[0090] Figur 15 zeigt schematisch eine Prinzipdarstellung gemäß einer Ausführungsform der
Erfindung. Die Ausführungsform umfasst zwei parallel angeordnete Materialbehälter
X und Y, zwei parallele Förderungseinrichtungen 80, zwei parallele Dosiereinrichtungen
10 und zwei parallele Ausgabeeinrichtungen 30. Die zwei Ausgabeeinrichtungen 30 umfassen
jeweils einen Druckluftanschluss 31 zur druckluftunterstützten Ausgabe.
[0091] Der Materialbehälter X ist für eine Ausgangsmischung A vorgesehen. Die Ausgangsmischung
A wird durch die Fördereinrichtung 80 zu der Dosiereinrichtung 10 gefördert, mittels
der Dosiereinrichtung 10 dosiert, und zu der Ausgabeeinrichtung 30 weitergeleitet,
die die Ausgangsmischung A mittels eines Sprühstrahls ST1 ausgibt. Der Materialbehälter
Y ist für eine Ausgangsmischung B vorgesehen. Die Ausgangsmischung B wird durch die
andere Fördereinrichtung 80 zu der anderen Dosiereinrichtung 10 gefördert, mittels
der anderen Dosiereinrichtung 10 kontinuierlich veränderlich dosiert, und zu der anderen
Ausgabeeinrichtung 30 weitergeleitet, die die Ausgangsmischung B mittels eines Sprühstrahls
ST2 ausgibt. Die Ausgabeeinrichtungen 30 sind so ausgebildet, dass sich die Sprühstrahlen
ST1, ST2 überschneiden und so die Ausgangsmaterialien A, B miteinander vermischt werden.
[0092] Figur 16 zeigt eine wiederum andere Ausführungsform der Erfindung, bei der drei Ausgabeeinrichtungen
30 ausgebildet sind, um Material mittels jeweils eines Sprühstrahls ST1, ST2, ST3
auszugeben. Einer der Ausgabeeinrichtungen 30 werden Zuschläge zugeführt, einer anderen
Ausgabeeinrichtung 30 wird eine Ausgangsmischung zugeführt und der verbleibenden Ausgabeeinrichtung
30 werden Zusätze zugeführt. Die Ausgabeeinrichtungen 30 sind so ausgebildet, dass
sich der Zuschlags-Sprühstrahl ST1, der Ausgangsmischungs-Sprühstrahl ST3 und der
Zusatz-Sprühstrahl ST2 so überschneiden, dass die Zuschläge, die Ausgangsmischung
und die Zusätze miteinander vermischt werden.
[0093] Figur 17 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher
(gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung
in einer Raumrichtung. Die variierenden Kreisdurchmesser symbolisieren die Eigenschaftsänderung
der Materialzusammensetzung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele sind flächige
Bauteile, Wände, Bekleidungsplatten, etc..
[0094] Figur 18 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher
(gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung
in zwei Raumrichtungen. Auch hier symbolisieren die variierenden Kreisdurchmesser
die Eigenschaftsänderung der Materialzusammensetzung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele
sind zylindrische Bauteile, Stützen, Rohre, etc..
[0095] Figur 19 zeigt schematisch eine Darstellung eines Bauteils BT mit kontinuierlicher
(gradierter) oder approximiert kontinuierlicher (gradierter) Eigenschaftsänderung
in drei Raumrichtungen. Ebenso hier symbolisieren die variierenden Kreisdurchmesser
die Eigenschaftsänderung der Materialzusammensetzung und somit des Bauteils BT. Anwendungsbeispiele
sind Geschossdecken, Träger, Auskragungen, etc..
[0096] Die Figur 20 zeigt schematisch die Erzeugung und die Struktur bzw. das Gefüge der
kontinuierlichen (gradierten) oder approximiert kontinuierlichen (gradierten) Eigenschaftsänderungen
durch Variation der Materialzusammensetzung und insbesondere des Mischungsverhältnisses,
der mittels der zumindest zwei Dosiereinrichtungen 10 dosierten Materialien. Variable
Parameter sind dabei z.B. der Gehalt, die Größe, die Packungsdichte, die Art, die
Ausrichtung und das Verhältnis der verschiedenen Materialien.
[0097] Figur 21 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils,
das mit der Vorrichtung 1 ausgeführt wird, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
[0098] In einem Schritt S1 wird ein Material A (quasi in Reinform oder als Mischung) zu
einer Dosiereinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt S1' wird ein andersartiges
Material B (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer anderen Dosiereinrichtung
30 geführt.
[0099] In einem Schritt S2 wird das Material A z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert
(z.B. gesteuert oder geregelt) dosiert. In einem parallelen Schritt S2' wird das Material
B z.B. mittels der Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt)
veränderlich dosiert.
[0100] In einem Schritt S3 wird das Material A zu einer Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In
einem parallelen Schritt S3' wird das Material B zu einer anderen Ausgabeeinrichtung
30 geführt.
[0101] In einem Schritt S4 wird das Material A aus der einen Ausgabeeinrichtung 30 mittels
eines Sprühstrahls ausgegeben und das Material B wird aus der anderen Ausgabeeinrichtung
30 mittels eines Sprühstrahls ausgegeben. Die beiden Sprühstrahlen überschneiden sich
so, dass die Materialien A und B miteinander vermischt werden. Die Vermischung findet
somit stromabwärts der Ausgabeeinrichtungen 30 im Sprühnebel statt. Mittels geeigneter
Dosierung der Materialien A und B, geeigneter Variation des Mischungsverhältnisses
der Materialien A und B und geeigneter Bewegung der Ausgabeeinrichtungen 30 mittels
der Bewegungseinrichtung 50 kann ein Bauteil mit kontinuierlicher oder approximiert
kontinuierlicher Eigenschaftsänderung hergestellt werden.
[0102] Figur 22 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Bauteils,
das mit der Vorrichtung 1 ausgeführt wird, gemäß einer anderen Ausführungsform der
Erfindung.
[0103] In einem Schritt S1 wird ein Material A (quasi in Reinform oder als Mischung) zu
einer Dosiereinrichtung 30 geführt. In einem parallelen Schritt S1' wird ein Material
B (quasi in Reinform oder als Mischung) zu einer anderen Dosiereinrichtung 30 geführt.
[0104] In einem Schritt S2 wird das Material A z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert
(z.B. gesteuert oder geregelt) dosiert. In einem parallelen Schritt S2' wird das Material
B z.B. mittels einer Kontrolleinrichtung kontrolliert (z.B. gesteuert oder geregelt)
veränderlich dosiert.
[0105] In einem Schritt S3 wird das Material A zu einer Ausgabeeinrichtung 30 geführt. In
einem parallelen Schritt S3' wird das Material B zu der gleichen Ausgabeeinrichtung
30 geführt.
[0106] In einem Schritt S4 werden die Materialien A und B innerhalb der Ausgabeeinrichtung
30 mittels einer Mischeinrichtung miteinander vermischt. Bei einer alternativen Ausführungsform
ist es möglich, dass die Materialien A und B stromaufwärts außerhalb der Ausgabeeinrichtung
30 mittels einer Mischeinrichtung miteinander vermischt werden.
[0107] In einem Schritt S5 werden die miteinander vermischten Materialen A und B aus der
Ausgabeeinrichtung 30 ausgegeben, um ein Bauteil herzustellen. Das Bauteil wird so
hergestellt, dass es mit einer gradierten Eigenschaftsänderung in zumindest einer
Raumrichtung, vorzugsweise zwei oder drei Raumrichtungen versehen ist.
[0108] Die in den Figuren 21 und 22 parallel ausgeführten Schritte können z.B. auch zeitlich
überlappend und/oder nacheinander durchgeführt werden.
[0109] Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die
ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich
fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand der
einzelnen Unteransprüche unabhängig von dem Gegenstand der in Bezug genommenen Ansprüche.
[0110] Die Erfindung umfasst insbesondere auch folgende Gegenstände:
- 1. Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils, mineralisch gebundenen
Bauteils, anorganisches Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels
zusammengehaltenen Bauteils, mit
- zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), wobei mindestens eine der zumindest zwei
Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet ist, Material zum Ausbilden des Bauteils zu dosieren,
und mindestens eine andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet
ist, Material zum Ausbilden des Bauteils veränderlich zu dosieren, und
- zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) angeordneten
Ausgabeeinrichtung (30), die ausgebildet ist, Material auszugeben, um das Bauteil
herzustellen und mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen
Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung zu versehen.
- 2. Vorrichtung nach Punkt 1, wobei die Vorrichtung zumindest eine Maßnahme (40.1;
40.2; 40.3) aufweist, die dafür sorgt, dass Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, und Material, das von der anderen der
zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, miteinander vermischt
werden und vorzugsweise ein Mischungsverhältnis bilden, wobei durch Variation des
Mischungsverhältnisses die Eigenschaftsänderung erzielt wird.
- 3. Vorrichtung nach Punkt 1 oder 2, wobei die Vorrichtung zumindest eine Mischeinrichtung
(40.1; 40.2) umfasst, die stromaufwärts der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30)
oder in der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30) angeordnet ist und ausgebildet
ist, Material, das von der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert
wurde, und Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10)
veränderlich dosiert wurde, miteinander zu vermischen.
- 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest
eine erste Ausgabeeinrichtung (30) aufweist, um Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls (ST1) auszugeben,
und eine zweite Ausgabeeinrichtung (30), aufweist, um Material, das von der anderen
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, mittels eines
Sprühstrahls (ST2) auszugeben, und die zumindest eine erste und zweite Ausgabeeinrichtung
(30) so ausgebildet sind, dass sich das aus der ersten Ausgabeeinrichtung (30) ausgegebene
Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung (30) ausgegebene Material durch
Überschneidung der Sprühstrahlen (ST1, ST2) miteinander vermischen.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei zumindest eine der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet ist, um Material kontinuierlich oder approximiert
kontinuierlich veränderlich zu dosieren.
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
(30) eine Absprüheinrichtung ist, um Material abzusprühen, insbesondere, um einen
flächigen Materialauftrag zu erzielen.
- 7. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5, wobei die Ausgabeeinrichtung (30) eine
Einbringleiste ist, um Material zu gießen, insbesondere, um einen linearen Materialauftrag
zu erzielen.
- 8. Vorrichtung nach einem der Punkte 1 bis 5, wobei die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
(30) ein Druckkopf oder eine Düse ist, um Material tropfenförmig oder kontinuierlich
auszugeben, insbesondere, um einen punktweisen oder diskreten Materialauftrag zu erzielen.
- 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung eine vorzugsweise
automatisierte Bewegungseinrichtung (50) zum Bewegen der zumindest einen Ausgabeeinrichtung
(30) aufweist.
- 10. Vorrichtung nach Punkt 9, wobei die Bewegungseinrichtung (50)
- einen Verteilermast oder Gelenkarm umfasst,
- einen Roboter umfasst, insbesondere einen 5-Achs- oder 6-Achs-Roboter,
- eine Portalkonstruktion umfasst, die vorzugsweise verfahrbar ist und an der vorzugsweise
zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) bewegbar angeordnet ist, und/oder
- eine Haltekonstruktion umfasst, die eine Vielzahl rasterförmig angeordneter Ausgabeeinrichtungen
(30) hält.
- 11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung zumindest
eine erste Erfassungseinrichtung (60) zum Erfassen zumindest eines bauteilspezifischen,
bauteilbeeinflussenden und/oder vorrichtungsspezifischen Zustandsparameters aufweist.
- 12. Vorrichtung nach Punkt 11, wobei die erste Erfassungseinrichtung (60)
- zusammen mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30) bewegbar ist, oder
- stationär ist, insbesondere außerhalb einer Schalung (100) für das Bauteil positioniert
oder in der Schalung (100) für das Bauteil integriert.
- 13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung eine zweite
Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines materialstromspezifischen Zustandsparameters,
der innerhalb der Vorrichtung vorliegt, umfasst.
- 14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei die Vorrichtung eine Kontrolleinrichtung
(70) aufweist, um zumindest einen Kontrollabschnitt oder das Dosieren zumindest einer
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) zu kontrollieren, vorzugsweise in Echtzeit.
- 15. Vorrichtung nach Punkt 14, wobei die Kontrolleinrichtung (70) ausgebildet ist,
den zumindest einen Kontrollabschnitt in Abhängigkeit des durch die erste und/oder
zweite Erfassungseinrichtung erfassten zumindest einen Zustandsparameters zu kontrollieren.
- 16. Vorrichtung nach einem der Punkte 14 oder 15, wobei die Kontrolleinrichtung (70)
ausgebildet ist, den zumindest einen Kontrollabschnitt in Abhängigkeit eines computergenerierten
Modells des herzustellenden Bauteils oder zumindest eines Teils des herzustellenden
Bauteils zu kontrollieren.
- 17. Vorrichtung nach einem der Punkte 14 bis 16, wobei der zumindest eine Kontrollabschnitt
mindestens eines von Folgenden umfasst:
- die eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), insbesondere, um das Dosieren
zu kontrollieren,
- die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), insbesondere, um das veränderliche
Dosieren zu kontrollieren,
- die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30),
- eine Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen (30), die einzeln unterschiedlich oder kollektiv
gleich kontrollierbar sind,
- die zumindest eine Mischeinrichtung,
- die Bewegungseinrichtung (50),
- zumindest eine von zumindest zwei Fördereinrichtungen (80) zum Fördern der Materialien.
- 18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Punkte, wobei zumindest drei Ausgabeeinrichtungen
(30) rasterförmig angeordnet sind.
- 19. Verfahren zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils, mineralisch gebundenen
Bauteils, anorganisches Material enthaltenden Bauteils und/oder mittels eines Bindemittels
zusammengehaltenen Bauteils, vorzugsweise ausgeführt mittels einer Vorrichtung nach
einem der vorhergehenden Punkte, wobei
- Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer von zumindest zwei Dosiereinrichtungen
(10) dosiert wird,
- Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer anderen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wird, und
- mittels zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) angeordneten
Ausgabeeinrichtung (30) Material ausgegeben wird, um das Bauteil herzustellen und
mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung
in zumindest einer Raumrichtung zu versehen.
- 20. Verfahren nach Punkt 19, wobei Material, das von der einen der zumindest zwei
Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, und Material, das von der anderen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, miteinander vermischt werden,
und vorzugsweise ein Mischungsverhältnis gebildet wird, wobei durch Variation des
Mischungsverhältnisses die Eigenschaftsänderung erzielt wird.
- 21. Verfahren nach Punkt 19 oder 20, wobei Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, und Material, das von der anderen der
zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, mittels zumindest
einer Mischeinrichtung (40.1; 40.2) miteinander vermischt werden, die stromaufwärts
der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30) oder in der zumindest einen Ausgabeeinrichtung
(30) angeordnet ist.
- 22. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 21, wobei zumindest eine erste Ausgabeeinrichtung
(30) Material, das von der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert
wurde, mittels eines Sprühstrahls (ST1) ausgibt, und eine zweite Ausgabeeinrichtung
(30) Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich
dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls (ST2) ausgibt, und sich das aus der ersten
Ausgabeeinrichtung (30) ausgegebene Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung
(30) ausgegebene Material durch Überschneidung der Sprühstrahlen (ST1, ST2) miteinander
vermischen.
- 23. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 22, wobei zumindest eine der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) Material kontinuierlich oder approximiert kontinuierlich
dosiert.
- 24. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 23, wobei die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
(30) eine Absprüheinrichtung ist, die Material absprüht, insbesondere, um einen flächigen
Materialauftrag zu erzielen.
- 25. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 23, wobei die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
(30) eine Einbringleiste ist, die Material gießt, insbesondere, um einen linearen
Materialauftrag zu erzielen.
- 26. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 23, wobei die zumindest eine Ausgabeeinrichtung
(30) ein Druckkopf oder eine Düse ist, der oder die Material tropfenförmig oder kontinuierlich
ausgibt, insbesondere, um einen punktweisen oder diskreten Materialauftrag zu erzielen.
- 27. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 26, wobei die zumindest einen Ausgabeeinrichtung
(30) mittels einer vorzugsweise automatisierten Bewegungseinrichtung (50) bewegt wird.
- 28. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 27, wobei zumindest ein bauteilspezifischer,
bauteilbeeinflussender und/oder vorrichtungsspezifischer Zustandsparameter mittels
zumindest einer ersten Erfassungseinrichtung (60) erfasst wird, wobei vorzugsweise
die zumindest eine Erfassungseinrichtung (60) zusammen mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung
(30) bewegt wird oder stationär ist.
- 29. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 28, wobei zumindest ein materialstromspezifischer
Zustandsparameter, der innerhalb der Vorrichtung zur Herstellung des Bauteils vorliegt,
mittels zumindest einer zweiten Erfassungseinrichtung erfasst wird.
- 30. Verfahren nach einem der Punkte 19 bis 29, wobei eine Kontrolleinrichtung (70)
zumindest einen Kontrollabschnitt oder das Dosieren zumindest einer der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) kontrolliert, vorzugsweise in Echtzeit.
- 31. Verfahren nach Punkt 30, wobei die Kontrolleinrichtung (70) den zumindest einen
Kontrollabschnitt in Abhängigkeit des durch die erste und/oder zweite Erfassungseinrichtung
(60) erfassten zumindest einen Zustandsparameters kontrolliert.
- 32. Verfahren nach einem der Punkte 30 oder 31, wobei die Kontrolleinrichtung (70)
den zumindest einen Kontrollabschnitt in Abhängigkeit eines computergenerierten Modells
des herzustellenden Bauteils kontrolliert.
- 33. Verfahren nach einem der Punkte 30 bis 32, wobei der zumindest eine Kontrollabschnitt
zumindest eines von folgenden umfasst:
- die eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10),
- die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), insbesondere, um das veränderliche
Dosieren zu kontrollieren,
- die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30),
- eine Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen (30), die einzeln unterschiedlich oder kollektiv
gleich kontrollierbar sind,
- die zumindest eine Mischeinrichtung,
- die Bewegungseinrichtung (50),
- zumindest eine von zumindest zwei Fördereinrichtungen (80) zum Fördern der Materialien.
- 34. Bauteil, hergestellt mittels eines Verfahrens nach einem der Punkte 19 bis 33.
1. Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils, mit
- zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), wobei mindestens eine der zumindest zwei
Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet ist, Material zum Ausbilden des Bauteils zu dosieren,
und mindestens eine andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet
ist, Material zum Ausbilden des Bauteils veränderlich zu dosieren,
- zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) angeordneten
Ausgabeeinrichtung (30), die ausgebildet ist, Material auszugeben, um das Bauteil
herzustellen und mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen
Eigenschaftsänderung in zumindest einer Raumrichtung zu versehen, und
- einer automatisierten Bewegungseinrichtung (50) zum Bewegen der zumindest einen
Ausgabeeinrichtung (30), wobei die Bewegungseinrichtung (50)einen Verteilermast oder
Gelenkarm umfasst oder eine Portalkonstruktion umfasst, die verfahrbar ist und/oder
an der zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) bewegbar angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung zumindest eine Maßnahme (40.1;
40.2; 40.3) aufweist, die dafür sorgt, dass Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, und Material, das von der anderen der
zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, miteinander vermischt
werden und vorzugsweise ein Mischungsverhältnis bilden, wobei durch Variation des
Mischungsverhältnisses die Eigenschaftsänderung erzielt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Vorrichtung zumindest eine Mischeinrichtung
(40.1; 40.2) umfasst, die stromaufwärts der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30)
oder in der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30) angeordnet ist und ausgebildet
ist, Material, das von der einen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert
wurde, und Material, das von der anderen der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10)
veränderlich dosiert wurde, miteinander zu vermischen.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest
eine erste Ausgabeeinrichtung (30) aufweist, um Material, das von der einen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) dosiert wurde, mittels eines Sprühstrahls (ST1) auszugeben,
und eine zweite Ausgabeeinrichtung (30), aufweist, um Material, das von der anderen
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wurde, mittels eines
Sprühstrahls (ST2) auszugeben, und die zumindest eine erste und zweite Ausgabeeinrichtung
(30) so ausgebildet sind, dass sich das aus der ersten Ausgabeeinrichtung (30) ausgegebene
Material und das aus der zweiten Ausgabeeinrichtung (30) ausgegebene Material durch
Überschneidung der Sprühstrahlen (ST1, ST2) miteinander vermischen.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) ausgebildet ist, um Material kontinuierlich oder approximiert
kontinuierlich veränderlich zu dosieren.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest
eines der folgenden Merkmale aufweist:
a) die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) ist eine Absprüheinrichtung, um Material
abzusprühen, insbesondere, um einen flächigen Materialauftrag zu erzielen; oder
b) die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) ist eine Einbringleiste, um Material
zu gießen, insbesondere, um einen linearen Materialauftrag zu erzielen; oder
c) die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) ist ein Druckkopf oder eine Düse, um
Material tropfenförmig oder kontinuierlich auszugeben, insbesondere, um einen punktweisen
oder diskreten Materialauftrag zu erzielen; und/oder
d) zumindest drei Ausgabeeinrichtungen (30) sind rasterförmig angeordnet.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bewegungseinrichtung
(50),
- einen Roboter umfasst, insbesondere einen 5-Achs- oder 6-Achs-Roboter, und/oder
- eine Haltekonstruktion umfasst, die eine Vielzahl rasterförmig angeordneter Ausgabeeinrichtungen
(30) hält.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest
eine erste Erfassungseinrichtung (60) zum Erfassen zumindest eines bauteilspezifischen,
bauteilbeeinflussenden und/oder vorrichtungsspezifischen Zustandsparameters aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Erfassungseinrichtung (60)
- zusammen mit der zumindest einen Ausgabeeinrichtung (30) bewegbar ist, oder
- stationär ist, insbesondere außerhalb einer Schalung (100) für das Bauteil positioniert
oder in der Schalung (100) für das Bauteil integriert.
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine zweite
Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines materialstromspezifischen Zustandsparameters,
der innerhalb der Vorrichtung vorliegt, umfasst.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung eine Kontrolleinrichtung
(70) aufweist, um zumindest einen Kontrollabschnitt oder das Dosieren zumindest einer
der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10) zu kontrollieren, vorzugsweise in Echtzeit,
wobei die Kontrolleinrichtung (70) ausgebildet ist, den zumindest einen Kontrollabschnitt
in Abhängigkeit des durch die erste und/oder zweite Erfassungseinrichtung erfassten
zumindest einen Zustandsparameters zu kontrollieren, und/oder den zumindest einen
Kontrollabschnitt in Abhängigkeit eines computergenerierten Modells des herzustellenden
Bauteils oder zumindest eines Teils des herzustellenden Bauteils zu kontrollieren.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Kontrolleinrichtung (70) ausgebildet ist,
den zumindest einen Kontrollabschnitt in Abhängigkeit des durch die erste und/oder
zweite Erfassungseinrichtung erfassten zumindest einen Zustandsparameters zu kontrollieren.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 12, wobei der zumindest eine Kontrollabschnitt
mindestens eines von Folgenden umfasst:
- die eine der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), insbesondere, um das Dosieren
zu kontrollieren,
- die andere der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10), insbesondere, um das veränderliche
Dosieren zu kontrollieren,
- die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30),
- eine Vielzahl von Ausgabeeinrichtungen (30), die einzeln unterschiedlich oder kollektiv
gleich kontrollierbar sind,
- die zumindest eine Mischeinrichtung,
- die Bewegungseinrichtung (50),
- zumindest eine von zumindest zwei Fördereinrichtungen (80) zum Fördern der Materialien.
14. Verfahren zum Herstellen zumindest eines Betonbauteils , vorzugsweise ausgeführt mittels
einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer von zumindest zwei
Dosiereinrichtungen (10) dosiert wird,
- Material zum Ausbilden des Bauteils mittels mindestens einer anderen der zumindest
zwei Dosiereinrichtungen (10) veränderlich dosiert wird,
- mittels zumindest einer stromabwärts der zumindest zwei Dosiereinrichtungen (10)
angeordneten Ausgabeeinrichtung (30) Material ausgegeben wird, um das Bauteil herzustellen
und mit zumindest einer kontinuierlichen oder approximiert kontinuierlichen Eigenschaftsänderung
in zumindest einer Raumrichtung zu versehen, und
- die zumindest eine Ausgabeeinrichtung (30) mittels einer automatisierten Bewegungseinrichtung
(50) bewegt wird, wobei die Bewegungseinrichtung (50) einen Verteilermast oder Gelenkarm
umfasst oder eine Portalkonstruktion umfasst, die verfahrbar ist und/oder an der zumindest
eine Ausgabeeinrichtung (30) bewegbar angeordnet ist.
15. Bauteil, hergestellt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 14.