Projekt: Bauen der Zukunft

Forschungsfelder des Potenzialbereiches:

  • Inbetriebnahme und Testbetrieb des DFG-Tomografieportals „Gulliver“ und Entwicklung von in-Situ CT-Experimenten unter Belastung und Medieneinfluss

Nach Fertigstellung des DFG-Tomografieportals „Gulliver“ soll ein Probe- und Testbetrieb unter Nutzung interdisziplinärer Fachexpertise eine zuverlässige Funktionsweise und Auswertung von Bauteilversuchen aus homogenen und hybriden Werkstoffen im Sinne deren Weiterentwicklung ermöglichen. Der Fokus liegt hierbei auf der Entwicklung geeigneter in-Situ CT-Experimente, welche neben der Umsetzbarkeit von Belastungen und Laststeigerungen, den Einfluss von Medien sowie komplementärer Messtechnik beinhalten. Dabei soll das Tomografieportal in der Grundlagenforschung verankert werden und neue Maßstäbe in der Forschung setzen.

  • Steigerung der Nachhaltigkeit von Bauteilen, Tragwerken und Bauwerken durch Verlängerung der Nutzungsdauern, Reduktion des Ressourceneinsatzes und der grauen Emissionen (CO2) sowie Implementierung der Kreislaufwirtschaft

Es sollen Verfahren zur hochwertigen Analyse von Bestandsbauwerken, Tragwerken und Bauteilen entwickelt werden. Dabei sollen die Nutzungsdauern verlängert, Sanierungsmaßnahmen optimiert und die vermehrte Wiederverwendung von Bauteilen in Kreisläufen ermöglicht werden. Im Sinne der Reduktion der grauen Emissionen sollen erforderliche Grundlagen zur fundierten Ökobilanzierung weiterentwickelt werden.

  • Zielgerichtete Weiterentwicklung von Automatisierung und Digitalisierung in Planung und Ausführung unter Nutzung von innovativer Sensorik

Die Entwicklung und Anpassung von digitalen und automatisierten Verfahren zur Planung, u.a. Building Information Modeling (BIM), soll Optimierungen am digitalen Zwilling ebenso wie Prozessautomatisierung und strukturierte Auswerteverfahren möglich machen. Dazu sind einheitliche Datenplattformen für die verschiedenen Fachdisziplinen erforderlich, auf die zukünftige smarte Robotik und autonome Baugeräte zugreifen können, um die Automatisierung der Baustelle zu ermöglichen.

  • Schaffung von Grundlagen zur individualisierbaren Serienfertigung und Modularisierung

Aufbauend auf den Erfahrungen aus Industrie 4.0 und anderer Fachdisziplinen soll eine standardisierte und individualisierte Serienfertigung unter Verwendung hochpräziser Fertigteile und Nutzung der Modulbauweise mit hohem Vorfertigungsgrad möglich gemacht werden. Dabei sollen gewerkeübergreifend u.a. baukonstruktive und bauphysikalische Aspekte in multifunktionalen Bauteilen berücksichtigt werden.

  • Entwicklung effizienter Bauteile und Tragwerke unter Nutzung hybrider Strukturen und innovativer Fügetechniken, u.a. dem zirkulären Holzhybridbau

Die Effizienz von Bauteilen und Tragwerken soll mittels belastungsoptimierter Kombinationen vorhandener Baustoffe sowie in hybriden Kombinationen (u.a. Holz-Beton) verbessert werden. Dabei spielt im Sinne einer baupraktischen Umsetzung auch eine einfache und robuste Konstruktionsweise mit guten akustischen Eigenschaften eine entscheidende Rolle. Hier sollen klassische Verbindungen ebenso wie innovative Klebetechniken weiterentwickelt werden, insbesondere mit Technologien zum automatisierten Fügen und Entfügen bzw. Lösen funktionsintegrierter Bauelemente und Module.

  • Methoden zur Entwicklung resilienter und automatisierter Prozesse für Bauplanung und Baukoordinierung sowie Simulation im BIM-Lab

Die neuen Methoden dienen u.a. zur fortlaufenden und feedback-basierten Re-Optimierung des Bauprozesses unter Einsatz von smarter Baustellensensorik und Robotik sowie digitalem Zwilling und sind somit adaptive, lernfähige Produktionssysteme im fehlertolerierenden Umgang mit Systemstörungen.

Alleinstellungsmerkmale:

Aufgrund der herausragenden Bedeutung des klimagerechten und ressourcenschonenden Bauens befassen sich zahlreiche nationale (u.a. TU Dresden, RWTH Aachen, Ruhr Universität Bochum, TU München,) wie internationale Forschungseinrichtungen (u.a. MIT, Stanford, ETH Zürich, TU Eindhoven, TU Delft, University of Cambridge) mit dieser Thematik. Die nachfolgend benannten Alleinstellungsmerkmale bilden in Verbindung mit den identifizierten Forschungsfeldern eine exzellente Basis, dass sich die RPTU im Forschungsumfeld weiter etabliert und bereits erfolgreiche Kooperationen mit nationalen und internationalen Forschungsinstitutionen ausbaut.

  • Die RPTU vereint exzellente interdisziplinäre Kompetenzen aus Bauingenieurwesen, Architektur, Elektrotechnik, Maschinenbau, Informatik, Robotik und Mathematik auf höchstem Niveau vor Ort.
  • Mit dem DFG-Tomografieportal „Gulliver“ hat die RPTU ein weltweit einzigartiges Großforschungsgerät für Grundlagen- und Anwendungsforschung.
  • Durch die Nutzung der RPTU-Kompetenzen aus dem Bauwesen verwandten fort­schrittlicheren Disziplinen, wie z.B. Industrie 4.0, Automatisierung, Digitalisierung sowie Künstliche Intelligenz (DFKI), werden Forschungsdurchbrüche möglich.
  • Die eingebundenen Bereiche der RPTU vereinen Forschung auf höchstem theoretischem Niveau mit herausragenden experimentellen Kompetenzen.
  • Mit dem Campus Landau hat die RPTU neue Kompetenzen im Bereich Natur- und Umweltwissenschaften dazugewonnen.
  • Der Potenzialbereich adressiert vier der sieben Profillinien der RPTU.