EMEK 3D
Materialsystem zur elektrischen Kontaktierung von Carbonfasern als funktionale Bewehrung in Beton
Der Verbundwerkstoff Carbonbeton besitzt ein enormes Potential für leichte, dünnwandige und ressourcensparende Bauteile und bietet darüber hinaus bisher ungeahnte Möglichkeiten im Hinblick auf multifunktionale Betonfertigteile. So können zukünftig die elektrischen Eigenschaften des Carbons für Anwendungen als Infrastrukturressource genutzt werden.
Durch das Mehrfachnutzungspotential der Carbonfaser (Daten- und Energieübertragung, sensorisches Element) ergeben sich viele Vorteile für Bauwerke: Erhöhung des Vorfertigungsgrads im Fertigteilwerk, Reduzierung des Material- und Installationsaufwands sowie der Kosten und Steigerung der Qualität.
Eine große Herausforderung stellt dabei die Kontaktierung der Carbonstruktur dar. Bis jetzt existiert keine befriedigende, industriell fertigbare Standardlösung, die hinsichtlich mechanischer, elektrischer und thermischer Eigenschaften den Anforderungen einer sauberen Kontaktierung entspricht. Aktuell wird diese Kontaktierung durch eine mechanische Klemmung des Carbongarns erzielt. Jedoch führt diese meist zur Schädigung der Faserstruktur und stellt keine sichere und reproduzierbare Kontaktierung dar.
Im Projekt EMEK 3D wird der Ansatz einer Verschmelzung des Carbongarns mit einem elektrisch leitfähigem Material untersucht und bis zu einer anwendbaren, industriellen Lösung vorangetrieben. In Zusammenarbeit mit der enspring GmbH entsteht somit ein Prozess- und Materialsystem, das eine mechanische Verbindung und elektrische Kontaktierung ermöglicht, die den Anforderungen an ein industriell hergestelltes Fertigteil entspricht. Das System soll zunächst teil- und später vollautomatisiert mit dem Herstellungsprozess von Carbonbetonfertigteilen kombiniert werden. Somit wird in den Fertigteilen neben Sensorik bzw. Daten- und Energieleitungen diese speziell elektrische Kontaktierung direkt implementiert, indem ein angepasstes 3D-Druckverfahren inkl. neuen Filament verwendet wird.
