Im vergangenen März stürzte eine mit 3D-Betondruck hergestellte Umfassungsmauer nach einem starken Regen auf einer Wohnbaustelle ein. Der Vorfall, bei dem es keine Todesopfer gab, hat eine technische Debatte über die Zuverlässigkeit von Schichtverbindungen im additiven Bauen ausgelöst. Das forensische Gutachterteam hat eine multidisziplinäre Analyse eingeleitet, die Laserscanning, Finite-Elemente-Simulation und BIM-Modellierung kombiniert, um festzustellen, ob eine thermische Diskontinuität während der Extrusion die Grundursache des strukturellen Versagens war.
Technischer Arbeitsablauf: Vom 3D-Scan zur thermischen Simulation in Ansys 🔧
Der Untersuchungsprozess begann mit der Erfassung der eingestürzten Geometrie mittels eines Streifenlichtscanners, dessen Daten in GOM Inspect verarbeitet wurden, um die Punktwolken mit dem ursprünglichen Revit-BIM-Modell abzugleichen. Der Vergleich zeigte Abweichungen von bis zu 8 mm in der Dicke bestimmter Schichten. Anschließend wurden virtuelle Prüfkörper aus der Bruchzone entnommen, um die Haftung zwischen den Schichten zu analysieren. In Rhino wurde die Bahn des Extruderkopfs rekonstruiert und nach Ansys exportiert, wo reale thermische Gradienten (Umgebungstemperatur von 12 Grad Celsius in der Nacht vor dem Regen) angewendet wurden. Die Simulation identifizierte Eigenspannungen von bis zu 4,2 MPa in den Verbindungen, die den zulässigen Grenzwert des Frischbetons überschreiten.
Lehren für die Zukunft des additiven Bauens 🏗️
Das Gutachten kommt zu dem Schluss, dass die thermische Diskontinuität, verursacht durch einen abrupten Temperaturabfall zwischen der Extrusion aufeinanderfolgender Schichten, eine Schwachstelle erzeugte, die der Regen schließlich sättigte. Dieser Fall zeigt, dass der 3D-Betondruck nicht nur geometrische Kontrolle, sondern auch eine strenge Umweltüberwachung während der Ausführung erfordert. Für die forensische Gemeinschaft etabliert sich die kombinierte Nutzung von GOM Inspect, Revit und Ansys als Standard zur Validierung der Integrität von vor Ort gedruckten Strukturen.
Welche kritischen Parameter des BIM-Modells und des 3D-Scans nach dem Einsturz ermöglichten die Unterscheidung zwischen einem Versagen durch Wassereinbruch und einem Mangel in der Haftung zwischen den Schichten des gedruckten Betons der Umfassungsmauer?
(PS: Einen Einsturz zu simulieren ist einfach. Schwierig ist es, dass das Programm nicht abstürzt.)