Best-Practices im Leichtbau: Wirken, Gelegeherstellung

Carbonbeton

Nachhaltiges Sanieren mit Carbonbeton

Gewicht*

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Energie*

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Kosten*

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Produktionszeit*

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* Im Beispiel erreichte Einsparung im Vergleich zur konventionellen Ausführung aus Stahlbeton

Die Herausforderung

Eine Eisenbahnbrücke aus dem Jahr 1910 war für die weitere Nutzung zu sanieren. Große Risse waren in Stand zu setzen und mit einer Bewehrung zu überbrücken. Das architektonische Erscheinungsbild der Brücke durfte dabei nicht verändert werden. Es war die wirtschaftlichste Sanierungsvariante zu wählen.

Die Anwendung

Mit nur einer 1 bis 2 cm dicken Schicht aus Carbonbeton kann die Tragfähigkeit von Bauwerken vergrößert und die Lebensdauer erheblich verlängert werden. Oftmals kann dadurch ein Abriss und Neubau vermieden werden.

Die positiven Effekte durch den viel geringeren Materialaufwand und die längere Lebensdauer im Vergleich zu Stahlbeton stehen für mehr Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz im Baubereich.

Die Lösung

Da eine Schichtdicke von nur 2 cm Carbonbeton statt ca. 8 - 10 cm bei einer Sanierung mit Stahlbeton benötigt wurde, musste zuvor auch nur eine Schicht von 2 cm des ursprünglichen Bestandes abgetragen werden. Sowohl die geringere zu entsorgende Abtragsmenge, als auch der um 75 % geringere Materialeinsatz der Verstärkungsschicht und die schnellere Ausführung führten zu einer höheren Ressourceneffizienz sowie zum günstigsten Preis und damit zur Beauftragung.

Celluloseverbundwerkstoffe

Einkomponenten-Verbundwerkstoff aus reiner Cellulose

Rezyklierbarkeit*

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CO₂*

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* Im Beispiel erreichte Einsparung im Vergleich zur konventionellen Ausführung aus GFK

Die Herausforderung

Faserverstärkte Kunststoffe (FK) bestehen aus Verstärkungsfasern und Erdöl-basierten Polymermatrizes. Der Nachteil dieser FKs ist, dass es kein technisch durchführbares Konzept für vollständige Rezyklierung dieser FKs Endof-Life-Abfälle gibt. Diese können nur durch Pyrolyse der Polymermatrix thermisch verwertet werden. Die verbleibende Asche allerdings muss deponiert werden.

Die Anwendung

Es handelt sich um einen Kunststoff, der aus verstärkten Cellulosefasern und einer Cellulosematrix besteht. Dieser findet Anwendung im Transportwesen und in der Automobilindustrie. Dank der Sortenreinheit ist eine besonders einfache Rezyklierung
möglich, wodurch das Anfallen von End-of-Life-Abfällen vermieden wird.

Die Lösung

Anders als bei FKs erfolgt durch die Sortenreinheit eine vollständige Rezyklierung
des Komposits. Dank der Verwendung eines nachwachsenden Rohstoffs (Cellulose) ist dieser Verbundwerkstoff nachhaltig, da die mechanischen Eigenschaften denen der klassischen Biokomposite teilweise überlegen sind.

Faserbasierte In-Situ-Sensoren

Systemzuverlässigkeit mit kontinuierlichem Monitoring

Gewicht*

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Energie*

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Kosten*

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* Im Beispiel erreichte Einsparung im Vergleich zur konventionellen Ausführung aus Stahlbeton

Die Herausforderung

Große oder schwer zugängliche Bauteile aus Verbundwerkstoffen, wie beispielsweise
Rotorblätter, müssen aus Sicherheitsgründen kontinuierlich auf Materialermüdung und Verschleiß kontrolliert werden. Bislang waren diese Prüfverfahren nicht nur mühsam,
sondern auch kostenintensiv. Im Projekt konnte eine kostengünstige industrierelevante
Lösung entwickelt werden.

Die Anwendung

Mit faserbasierten strukturintegrierten In-Situ-Sensoren lassen sich große Faserverbundbauteile kontinuierlich hinsichtlich mechanischer Beanspruchung oder äußerlich nicht sichtbarer Strukturdegradationen überwachen. Dies hilft mittelfristig die Überdimensionierung derartiger Verbundwerkstoffstrukturen zu reduzieren und Systemzuverlässigkeit sowie Anwendervertrauen zu festigen.

Die Lösung

Dazu wurden faserbasierte Sensoren entwickelt, die bei der Fertigung textiler Verstärkungshalbzeuge eingearbeitet und danach zu sensorischen Netzwerken
verschaltet werden. Diese erlauben die präzise Lokalisierung aller strukturkritischen Veränderungen. Damit sind frühzeitig potentielle Schadstellen in großen Bauteilen erkennbar und aufwendige Folgereparaturkosten vermeidbar.