Im vergangenen März stürzte eine perimetrische Stützmauer aus 3D-gedrucktem Beton nach einem starken Regenfall auf einer Wohnbaustelle ein. Der Vorfall, bei dem es keine Todesopfer gab, hat eine technische Debatte über die Zuverlässigkeit der Schichtverbindungen in der additiven Fertigung 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 BIM-Modell aus Revit 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 Schichthaftung zu analysieren. In Rhino wurde die Bahn des Extruderkopfes rekonstruiert und nach Ansys exportiert, wo reale Temperaturgradienten (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 die zulässige Grenze des Frischbetons überschreiten.
Lehren für die Zukunft des additiven Bauens 🏗️
Das Gutachten kommt zu dem Schluss, dass die thermische Diskontinuität, verursacht durch einen plötzlichen 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 in der Umfassungsmauer?
(PS: Einen Einsturz zu simulieren ist einfach. Schwierig ist, dass das Programm nicht abstürzt.)