Leitthema Bauen und Wohnen. RWTH, Peter Winandy

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RWTH, Peter Winandy

Leitthema „Bauen und Wohnen“

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 Biaxial verstärkte Kettengewirke als textile Bewehrung im Beton, z.B. aus Carbon-, AR-Glas-, Basaltfasern

 Realisierung von dünnen Betonstrukturen (10 - 80 mm) und bis zu 80 % CO

₂

Ersparnis

 Entwicklung optimierter Fertigungsprozesse (Robotikeinsatz, Formbarkeit, Positionierbarkeit)

Hauptthema - Verbundmaterialien

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 Funktionsintegration durch technische Textilien

 Structural Health Monitorung

 Luftfilter für Schadstoffe

 Beheizbare Flächen

 Adaptive Textilfassaden, die sich durch textilintegrierte Mechanismen über die Zeit an Umwelteinflüsse anpassen (z.B. als Sonnenschutz)

Hauptthema - Intelligente Textilien & Produkte

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 Recyclingkonzepte und Design for Recycling für Faserverbundwerkstoffe

 Nutzungnachhaltiger, ressourceneffizienter Materialien, z.B. Naturfasern, Biopolymere, Recyclingwerkstoffe

 Anwendung von recycelten kurzen Carbonfasern in Beton und Mörtel

 Effizienzanalyse von Produktionsprozessen zur Reduzierung von Material- und Verschnittabfällen

Hauptthema - Nachhaltigkeit

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 Warnsysteme in Gebäuden und Deichen zur Vermeidung von Naturkatastrophen, durch den Einsatz von intelligenten Textilien, z.B. Integration von Sensorfasern zur Messung von Feuchtigkeit und Verformungen

 Abbaubarkeit und Einsatz von Biopolymeren in Geotextilien

Hauptthema - Geotextilien

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Doktorarbeiten an Bauverbundwerkstoffen

Roye

Hochleistungs-

doppelraschelprozess für Textilbetonanwendungen

2007 2013

Janetzko Gestaltung von Bewehrungssystemen für textilbewehrten Beton

2016 Saelhoff Abstimmung der

Grenzflächen in carbonfaser-

verstärkten Bauteilen

2017

Quadflieg Verstärkungs- textilien mit carbonfaser- basierte Sensorik in mineralischer Matrix

Koch Multifunktionale Textilbetonsysteme für die Gebäudehülle 2011

Eckers Multiskalenanalyse

gitterartiger Textilstrukturen für textilbewehrten Beton

2014

Vestweber Skalierung der

Fertigung der

Faserverbundwerkstoffe

Licht- und Textilbeton

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Demonstratoren

Textilbetonfassade Lichtdurchlässige Betonfassade Funktionsintegriertes

Textilbetondach Smarte Textilfassade

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Öffentlich finanzierte Projekte (Auswahl)

ZIM InnoGrip

Entwicklung einer Klemmenlösung für die Zugprüfung getränkter und

ungetränkter Verstärkungsfaserrovings

2020 - 2022

 Grasse Zur Ingenieurgesellschaft mbH ZIM CurveTex

Faltbare Textilbewehrung zur Herstellung von doppelt

gekrümmten Textilbetonelementen

2016 - 2018

 Penn Textile Solutions GmbH

 Stanecker Betonfertigteilwerk GmbH

DFG Sonderforschungsbereich

Konstruktionsstrategien für materialminimierte Carbonbetonstrukturen – Grundlagen für eine neue Art zu bauen

2020 – 2024

 RWTH Aachen University

 TU Dresden

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Öffentlich finanzierte Projekte (Auswahl)

BMBF Inno-Pave

Innovative aufrollbare Straßendeckschichten aus Faserverstärktem Kunststoff

2015 - 2018

 8 Partner, i.a. Evonik, Huesker Promotionskolleg VERBUND.NRW

Nachhaltigkeit von

faserverstärkten Materialien im Bauwesen

2016 - 2024

 3 Institute der FH Münster

 8 Institute der RWTH Aachen University

 30 Industriepartner

BMBF Smart Pipe

Entwicklung eines textilverstärkten Rohrsystems mit integrierter

Überwachungsfunktion 2017 - 2020

 Technion, Haifa, Israel

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Öffentlich finanzierte Projekte (Auswahl)

Con-Textures

CFK-prämierte Skulptur mit Thomas Schönauer

2016 - 2018

 Zusammenarbeit mit Thomas Schönauer

 Skulptur in 3 Größen (CFK + Karbon verstärkter Beton)

BMBF CleanWater

Modulare leichte Kläranlagen aus Textilbeton für ländliche und stadtnahe Wohnhäuser

2020 – 2022

 IIT Madras, Chennai, India

 Raina Ind., Mumbai, India

 CSIR-SERC, Chennai, India

 Betonwerk Hentzschel GmbH Schematischer Entwurf der Kläranlage

40 mm

10 mm

AiF FreshOnFresh

Formbare vorimprägnierte textile Bewehrungsstrukturen zur

Aushärtung im Beton

2018 – 2020

 Zusammenarbeit mit 10 deutschen Unternehmen

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Con-Textures – Weltpremiere auf der ADDITC 2018

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F&E – Kompetenzen

Innovationsworkshops, Weiterbildungen, Studien

• Entwicklung innovativer Produktkonzepte in Workshops

• Netzwerkvermittlung und Partnerakquise

• Theoretische & praktische Ausbildung

• Markt- und Technologierecherchen zu kunden- individuellen Themen

Textilentwicklung

• 2D und 3D kettengewirkte Verstärkungstextilien

• Drehergewebte Textilien

Textilveredelung

• Beschichtung von Textilien im Labor- und Pilotmaßstab

• Integration von Sensorfasern

Herstellung

• Prototyping

• Betonlabor

• Polymer- Infusionslabor

Prüfung

• Faser-, Textil- &

Verbundtests

• Optische & REM- Mikroskopie, Röntgen-CT

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CON – Nationales Netzwerk

Netzwerk

3D- Betondruck

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CON – Internationales Netzwerk

Fallbasiert

Ländervertretungen

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Kooperationsmöglichkeiten

• Öffentliche Projekte

(EU, BMBF, ZIM, AiF, etc.)

• Studentische Arbeiten (Vorversuche, gemeinsame

Publikationen)

• Fortbildungen/Schulungen

+ Projekte werden finanziell gefördert + Öffentliche Sichtbarkeit

• F&E Projekte

• Rahmenverträge

(Promotion, Großprojekt)

• Innovationsworkshops

• Literatur- und Patentrecherche

• Studentische Arbeiten (z.B. KURS-Programm)

• Fortbildungen/Schulungen

+ Exklusiv für den Kunden

+ Geheimhaltungsvereinbarung

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Maschinen und Labore

Auswahl

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LabCoater – Versuchsstand zur kontrollierten Beschichtung von Textilmustern

• Versuchsstand zur Beschichtung/Tränkung von Textilmustern, z.B.

 Gelege (z.B. Bewehrungstextilien)

 Gewebe (z.B. Fassadentextilien)

 Gewirke (z.B. Medizintextilien)

 Tränkung von Einzelrovings möglich

• Highlights

 Maximale Textilabmessungen 400 x 800 mm

 Spaltbreite stufenlos verstellbar

 Anpressdruck bis 6 bar

 Variable Beschichtungsgeschwindigkeit möglich

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BIAXTRONIC - Hochleistungs-Wirkmaschine mit maschenreihengerechten Schusseintrag für biaxiale Gelege und Verbundstrukturen

Online- Datenbank Elektronische

Legebarrensteuerung

Ethernet- Schnittstelle

Grundbahn- zuführung

Geotextilien Medizintextilien Bewehrungstextilien

Hybridtextilien

Datenaustausch standort-

unabhängig

• Maschine zur Herstellung von Biaxialgelegen, z.B.

 Geotextilien

 Bewehrungstextilien

 Medizintextilien

• Highlights

 Industriemaßstab (Produktionsbreite bis 2,5 m)

 Grundwarenzuführung (z.B. Vliesstoff)

 Digitale Vernetzung (KAMCOS-System)

 Flexible Musterung durch elektronische Legebarrensteuerung

Foto: Karl Mayer

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3D-Abstandswirkmaschine

• Maschine zur Herstellung von 3D-Abstandsgewirken

• Hersteller: Cetex, Chemnitz / Karl Mayer, Chemnitz

• Verarbeitbare Faserarten in Kett- und Schussrichtung:

 Glas (1200-2400 tex), Aramid, Basalt, Polymerfasern

 Die Maschine ist nicht carbontauglich.

• Faserarten im Pol: i.d.R. PET-Monofilament Ø 0,25 mm

• 6 Legebarren (Legebarre 4 elektr. ansteuerbar)

• E6 und E12 Teilung

• Produktionsbereite: 88,9 cm

• Fräsblechabstand: aktuell 30 mm (Bereich 20 - 60 mm)

• Abbindungsarten: Franse, Polfadenvarianten über elektr.

Legebarre

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3D-Abstandswirkmaschine

• Maschine zur Herstellung von Bewehrungskörbe für Betonrohre

• Bauteilabmaße: 500 mm x 2.000 mm (D x L)

• Bewegungsachsen: zwei Achsen (Mandrel Rotation und Mandrel Traverse)

• Geschwindigkeit: aktuell limitiert durch max.

Drehgeschwindigkeit. Genaue Berechnung nicht möglich, da keine CAD Daten von bestehender Übersetzung

verfügbar sind.

• Fasermaterialien: vorimpregnierte Fasern (Towpregs, Epoxid und Vinylestersysteme, trockene Fasern (alle Faserarten denkbar), Hybridgarne

• Rovingspannkraft: bis zu 40 N je Roving einstellbar

Infrarotstrahler

Filamentwickelmaschine Wickelkern mit

Glockenmuffe

Tränk- wanne Rovings

Tränkwanne Roving

IR-Strahler

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Textil- und Verbundprüfungen am ITA

Mechanisches Prüflabor

• Prüfungen an Garnen/ Filamenten

 Zugprüfungen

 Statimat, ZwickRoell Universalprüfgerät (bis 10 t)

 Beschichtet: ISO 3341

- Pappaufleimer oder eingeharzt - Einspannlänge 250 mm

 Unbeschichtet: DIN EN ISO 9163

• Prüfungen am Textil

 Zugversuche

 Zwick-Roell Universalprüfgerät

 Max. Probenbreite 60 mm

 Biegesteifigkeitsversuche (Cantilever)

• Prüfungen am Verbundkörper

 Zugversuche (Klassisch oder Pull-Out)

 Zwick-Roell Universalprüfgerät

 Pull-Out Versuche nach AbZ Nr. Z 31.10-182 - 270 x 77 mm

 Max. Probendicke: 20 mm

 Vier-Punkt-Biegeversuche:

 DIN EN 1170-5

- 340 x 100 x 15 mm

• REM

 Probenmaße rd 10 x10 x10 mm

• Lichtmikroskop

 Stereomikroskop Leica M205C

 Maximale Probenhöhe 25 mm

• CT

Mikroskopie

Garnzugprüfungen am beschichteten Garn

AR-Glasroving im Betonverbund 200 mm

R

300 mm 100 mm

R = 10 mm Auflagerollen

Probe

Belastungsrollen Belastungsrollen

Probe Auflager Vier-Punkt-Biegeprüfung am

Textilbetonverbund

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