Fertigungsverfahren
TABSOLAR®-Elemente werden direkt aus Ultrahochleistungsbeton (UHPC) durch das innovative Membran-Vakuumtiefziehverfahren hergestellt. Über einer Tiefziehform mit Kanälen ist eine Membran gespannt, auf die UHPC aufgetragen wird. Auf eine weitere Schalung, die je nach gewünschter Oberfläche einen Strukturgeber beinhalten kann, wird ebenfalls UHPC aufgetragen. Die erste Form wird anschließend evakuiert, so dass sich die Membran mit dem darauf befindlichen UHPC an die Kanalstruktur anlegt. Die Form wird gewendet und mit der zweiten Form verbunden, solange der UHPC noch frisch ist. Nach dem Aushärteprozess kann das fertige Bauteil ausgeschalt werden. Auf diese Weise können Bauteile mit Kanalstrukturen hergestellt werden, ohne dass dafür „verlorene Formen“ benötigt werden.
Im Vorgängerprojekt TABSOLAR II hatte sich gezeigt, dass der ursprüngliche Fügeprozess noch nicht reproduzierbar zu zufriedenstellenden Ergebnissen führt; so war in einigen Fällen kein ausreichender Verbund zwischen den beiden Formhälften vorhanden, in anderen waren Kanäle durch UHPC verschlossen. Daher wurde der Fügeprozess in TABSOLAR III noch einmal grundlegend geändert und zunächst wieder am Fraunhofer ISE im Labor getestet. Nach erfolgreichen Vorversuchen wurde das Verfahren dann an G.tecz übergeben, um es in einer deutlichen größeren Dimension auf einer Kleinmusteranlage umzusetzen.
Die „Ultrahochleistung“ von Ultrahochleistungsbeton (UHPC = Ultra High Performance Concrete) liegt neben den hohen Druckfestigkeiten von über 140 MPa auch in weiteren besonderen Eigenschaften, die insbesondere für das Membran-Vakuumtiefziehverfahren und die Herstellung sehr filigraner Bauteile – im Fall von TABSOLAR®-Elementen mit einer Dicke von nur 12 mm – wesentlich sind. Konkret betrifft dies beispielsweise folgende Eigenschaften:
- Biegefestigkeit
- strukturelle Integrität
- Dauerhaftigkeit
- Fließeigenschaften
- Oberflächeneigenschaften
- Haptik
- Dichte
- Wärmeleitfähigkeit
- Einsatz von Standard-Rohstoffen
- Fasermodifikation
- Zementmengen
- …
Für die Herstellung von TABSOLAR®-Elementen wurden spezielle UHPC-Mischungen entwickelt, die für das Membran-Vakuumtiefziehverfahren geeignet sind.
Kleinmusteranlage
Auf der Kleinmusteranlage bei Fa. G.tecz werden auf Basis des angepassten Membran-Vakuumtiefziehverfahrens TABSOLAR®-Elemente der Größe 1040 mm x 1040 mm (1,08 m²) hergestellt. Die Kleinmusteranlage soll als Basis für die teilautomatisierte Fertigungsanlage dienen. So wurde beispielsweise eine Vorrichtung mit automatisiertem Transport der Schalung zur gleichmäßigen Auftragung des UHPC gebaut. Beim Wende- und Fügeprozess ist allerdings noch deutlich mehr Handarbeit notwendig, als dies bei der teilautomatisierten Fertigungsanlage der Fall sein wird.
Fertigungsanlage
Die modular aufgebaute, teilautomatisierte Fertigungsanlage produziert TABSOLAR®-Elemente in einer Größe von 1683 mm x 1040 mm (1,75 m²) aus einem UHPC in offenen Schalungselementen im Endlosverfahren. Jedes Modul besteht aus zwei separat gefertigten Schalungshälften, die dann in einer Fügestation zum fertigen Element verbunden werden. Für Bereiche einer Fassade, die nicht mit Standardelementen bestückt werden können, lassen sich auch ebene Elemente ohne Kanäle auf dieser Anlage herstellen. Diese können dann bei Bedarf auf entsprechende Größen zugeschnitten werden. Die Anlage ist konzipiert für eine Produktionskapazität sechs fertigen Modulen in der Stunde.
