Um die Produktion von Zweischalsteinen zu verbessern und die Kosten zu optimieren, wurde der Duplex-Steinfertiger – ein innovativer Steinfertiger mit vertikalem Funktionsprinzip – entwickelt, der „frisch in frisch“ zwei Gemenge zu einem Produkt verarbeiten kann.
CAD-Modell Duplex-Steinfertiger mit vertikalem Funktionsprinzip und Duplexstein
Duplex-Steinfertiger mit vertikalem Produktionsverfahren
Ökologisches Bauen ist immer dann erfolgreich, wenn Architektur und Bauphysik aufeinander abgestimmt sind. Durch den gezielten Einsatz funktionsintegrierender Bauelemente wie beispielweise Schornsteinen, die dämmende und tragende Materialien kombinieren, kann die Gebäudestruktur einen wesentlichen Beitrag zur Senkung des Energiebedarfs leisten. Derzeit erfordert die Produktion solcher zweischaliger Steine jedoch noch viel Zeit und bedarf einer hohen Lagerkapazität, da die Einzelkomponenten nacheinander mit entsprechenden Aushärtezeiten gefertigt und meist manuell nachbearbeitet werden müssen.
Funktionsmuster des Duplex-Steinfertigers am IAB Weimar
Phasen des Entwicklungsprozesses
Um die Produktqualität und Maßhaltigkeit von Zweischalsteinen zu verbessern und die Produktionskosten zu optimieren, haben die Knauer Engineering GmbH Industrieanlagen & Co. KG und die IAB Weimar gGmbH einen innovativen Steinfertiger mit vertikalem Produktionsverfahren entwickelt. Der Fertiger verarbeitet zwei erdfeuchte Gemenge „frisch in frisch“ in nur einer Form zu einem hybriden Duplexstein mit einer Höhe von über 300 mm. Zunächst wird der Steinmantel gefertigt, der die Tragfunktion übernimmt. Dieser Mantel dient im Anschluss als Schalung für den dämmenden Kern. Dazu benötigt der neue Duplex-Steinfertiger lediglich einen Produktionsplatz. Der Stein verbleibt während der Fertigung an seinem Platz und wird erst am Zyklusende auf einer Standard-Unterlagsplatte abgestellt. Diese Verfahrensweise sorgt für eine vereinfachte Funktionsintegration und bietet viele Vorteile. Bei der Entwicklung des neuen Steinfertigers standen eine rasche Taktfolge und die geforderte Grünstandfestigkeit nach dem Entschalen der Produkte im Fokus.
Duplex-Steinfertiger: Grünstandfester Duplexstein (30x30x32 cm)
Labortechnische Untersuchungen
Bei der Realisierung des vom BMWi geförderten Projektes waren neue und anspruchsvolle Anforderungen an die eingesetzten Baustoffgemenge zu berücksichtigen. Diesbezüglich wurden labortechnische Versuche unter Verwendung verschiedener Leichtzuschläge durchgeführt. Einzuhaltende Kriterien waren die Trockenrohdichte, Grünstand- und Druckfestigkeit sowie die Recyclingfähigkeit. Neben den Baustoffanalysen wurden verschiedene Verdichtungsvarianten untersucht und die dynamischen Eigenschaften des Steinfertigers bei harmonischer Zwangsanregung mittels numerischen Berechnungsprogrammen simuliert und an einem Versuchsstand erprobt. Die wichtigsten Erkenntnisse aus diesen Voruntersuchungen gaben Auskunft über die Verdichtungsfähigkeit der Gemenge, deren Haftvermögen untereinander und die Entformung bzw. Entkernung des fertigen Duplexsteins.
Duplexstein im Detailschnitt
Erstellung eines Funktionsmusters
Ein wichtiges Instrument und damit entscheidender Schritt auf dem Weg zum Prototyp war die Erstellung eines komplexen Funktionsmusters, mit dem die automatisierten Prozess-abläufe getestet werden konnten. Zum Projektabschluss (04/2018) gelang mit diesem Funktionsmuster die Produktion einer ersten Kleinserie.
Zusammenfassend besitzt der Duplex-Steinfertiger folgende Vorteile:
- wirtschaftlicher Prozessablauf und Produktionsbeschleunigung durch Wegfall von Aus-härtezeiten einzelner Bestandteile,
- Platzersparnis durch Verzicht auf Zwischenlagerflächen,
- Reduktion benötigter Produktionsperipherie auf eine Maschine,
- Wegfall manueller Tätigkeiten zur Einbringung von Isolierstoffen,
- hybride und kreislauffähige Bauprodukte (Cradle-to-Cradle) mit tragender und däm-mender Funktion,
- reibungsloser und schneller Bauablauf durch hohe Maßhaltigkeit der Steine.
Innovative Technologie erhöht Effektivität
Insbesondere hinsichtlich des Wunsches nach einer effizienteren Produktion kann dem neuen Duplex-Steinfertiger eine hohe Relevanz attestiert werden. Aus Sicht der Hersteller zwei-schaliger Steine besitzt diese Technologie mit deutlich verkürzten Produktionszeiten gute Voraussetzungen, um ein Wachstumstreiber zu werden. Nicht zuletzt vor diesem Hintergrund wird die Marktrelevanz funktionsintegrierender Bauelemente deutlich zunehmen, um moderne und energiesparende Gebäude zu bauen.
Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Thomas Roske
+49 (0) 3643 8684-144
+49 (0) 3643 8684-113
t.roske∂iab-weimar.de
Projektpartner
► Knauer Engineering GmbH Industrieanlagen & Co. KG
