Innovation: Duplex-Steinfertiger

Ökologisches Bauen ist immer dann erfolgreich, wenn Architektur und Bauphysik aufeinander abgestimmt sind. Durch den gezielten Einsatz funktionsintegrierender Bauelemente, die dämmende und tragende Materialien kombinieren, kann die Gebäudestruktur einen wesentlichen Beitrag zur Senkung des Energiebedarfs leisten. Derzeit erfordert die Produktion 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.

Um die Produktqualität und Maßhaltigkeit von Zweischalsteinen zu verbessern und die Produktionskosten zu optimieren, haben die Knauer Engineering GmbH Industrieanlagen & Co. KG und das IAB Weimar einen innovativen Steinfertiger mit vertikalem Produktionsverfahren entwickelt. Der Fertiger verarbeitet zwei erdfeuchte Gemenge „frisch in frisch“ in nur einer Form zu einem hybriden Multifunktionsstein 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-Sternfertiger lediglich einen Produktionsplatz. Der Multifunktionsstein 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 Grünstandsfestigkeit nach dem Entschalen der Produkte im Fokus.

Projekt vom BMWi gefördert

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 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 Multifunktionssteins.

Ein wichtiges Instrument und damit entscheidender Schritt auf dem Weg zum Prototyp war die Erstellung eines komplexen Funktionsmusters, mit dem die automatisierten Prozessabläufe getestet werden konnten. Zum Projektabschluss (04/2018) gelang mit diesem Funktionsmuster die Produktion einer ersten Kleinserie. Derzeit wird ein Maschinenkonzept mit mehreren Formkammern erarbeitet, um das Prinzip in die Praxis zu überführen.

Zusammenfassend besetzt der Duplex-Steinfertiger folgender Vorteile:

wirtschaftlicher Prozessablauf und Produktionsbeschleunigung durch Wegfall von Aushärtezeiten 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 dämmender Funktion

reibungsloser und schneller Bauablauf durch hohe Maßhaltigkeit der Steine und das

Entfallen von Dämmarbeiten am Gebäude.

Hinsichtlich des Wunsches nach einer effizienteren Produktion kann dem neuen Duplex-Steinfertiger eine hohe Relevanz attestiert werden. Aus Sicht der Hersteller zweischaliger Steine besitzt diese Technologie mit deutlich verkürzten Produktionszeiten gute Voraussetzungen, um ein Wachstumstreiber zu werden. Nicht zuletzt vor diesem Hintergrund wird die Marktrelevanz funktionsintegrierter Bauelemente deutlich zunehmen, um moderne und energiesparende Gebäude zu bauen.