Additive Fertigung von Stahlknoten für gitterschalenartige Tragwerke








Jana Rieth

Betreuung:
Univ.-Prof. Dr.-Ing. Stefan Peters
Institut für Tragwerksentwurf
2021

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit einer innovativen Möglichkeit des Einsatzes von additiven Fertigungstechniken im Bereich der Entwicklung von Gitterschalenknoten aus Stahl. Um einen Überblick über die Entwicklungsgeschichte des Stahlbaus, insbesondere der Gitterschalen, den aktuellen Stand der Technik, sowie den geometrischen Grundlagen zu bekommen, werden zunächst ausgewählte Aspekte und Projekte vorgestellt. Anschließend liegt der Fokus auf der Charakteristik von Knotenverbindungen und einer Betrachtung außergewöhnlicher Knotenverbindungen aus verschiedenen Anwendungsbereichen. Im Detail werden drei Gitterschalenprojekte und deren Knotenpunkte diskutiert. Resultierend aus dieser detaillierten geometrischen, technischen und architektonischen Betrachtung von Gitterschalenprojekten und Knotenverbindungen wurden systematisch die jeweiligen Vor- und Nachteile herausgearbeitet und in folgenden Entwurfszielen zusammengefasst: Einsatz der additiven Fertigung zur Steigerung der Materialeffizienz, Reduzierung der Montagezeiten, Nutzung intelligenter Verbindungselemente, sowie der hohe Anspruch an die architektonische Qualität. Unter Berücksichtigung der planungs-, fertigungs- und montagetechnischen Randbedingungen, wurde aus diesen Entwurfszielen das DosK-Verbindungssystem entwickelt. Der iterative Entwicklungsprozess wurde begleitet von Prototypstudien und Plausibilitätsprüfungen hinsichtlich der formulierten Entwurfsziele, sowie statisch-konstruktiven Aspekten. Zur Einordnung des DosK-Verbindungssystems in die aktuelle Entwicklung von Gitterschalenstrukturen wird abschließend ein Vergleich zwischen den detailliert betrachteten Gitterschalenprojekten und der DosK-Verbindung angestellt.