Flydende sten. Det er hvad byggefolk ved højstemte lejligheder kalder beton. Men for de fleste andre, kan det ofte være svært at se poesien og det organiske udtryk i den daglige anvendelse af beton.

Den forestilling har et tre-årigt forskningsprojekt rokket ved.

Bevæbnet med en cnc-fræsende robot og avanceret software til at optimere konstruktioner har forskere fra Arkitektskolen Århus sammen med en række projektpartnere udviklet en ny måde at designe og støbe betonkonstruktioner på.

Metoden giver smukke organisk udseende konstruktioner og kan mindske betonforbruget med 70 procent.

Metoden kaldes topologioptimering. Det går kort sagt ud på at fjerne masse alle de steder i et betonelement, hvor der ikke er brug for det. Forskerne har benyttet sig af avanceret software, der i dag bruges blandt andet i fly- og maskinindustrien.
Det er dog første gang, at teknologien bliver brugt inden for betonbyggeri, fortæller civilingeniør og lektor Per Dombernowsky fra Arkitektskolen Århus.

»Programmet flytter så at sige materialet i et betonelement rundt til de områder, hvor det kan minimere deformationsspændingen,« siger lektoren.

Sammen med sin kollega, adjunkt og arkitekt Asbjørn Søndergaard, har han brugt programmet til at optimere betonelementer som søjler, bjælker, plader og endda en hel insitu-støbte konstruktion, der er blevet opført ved forskalningsleverandøren Paschal Danmark i Glostrup.

Ved at definere mål og belastninger, hvorefter programmet afprøver tusindvis af mulige udformninger, før den når frem til en optimal udformning.

Når konstruktionerne har været igennem programmet OptiStruct fra amerikanske Altair – der i øvrigt er baseret på forskning udført på DTU – er betonmængden typisk reduceret med 70 procent.

Men computeren ser kun på kræfterne og ikke på udseendet, så når computeren har gjort sit arbejde skal arkitekten og ingeniøren rette modellen til.

»Der kan være alle mulige små krummelurer og tynde dele, som er svære at producere. Derfor skal man lave en praktisk og æstetisk justerering, før man sender modellen til støbning,« siger Per Dombernowsky.

En optimal og smuk computermodel rækker ikke langt. For selv om man kender den optimale form, har det hidtil været svært og dyrt at lave unikke støbeforme.

For at bringe 3D-modellen ud i den fysiske verden har Teknologisk Institut sammen med Syddansk Universitet og robotleverandøren Gipotech udviklet en robot, der kan udfræse støbeforme med alle de krummelurer og detaljer, der er nødvendige, i en række forskellige materialer – blandt andet polystyren.

De udfræsede støbeforme samles, behandles med et slipmiddel, udstyres med armering og fyldes med selvkompakterende beton.

Når betonen er tør kan støbeformene pilles eller hakkes af – alt efter, hvor godt slipmidlet har virket – og konstruktionen er klar.

I videoen kan du møde ingeniøren bag og høre ham fortælle om processen:

Teknologisk Institut har sammen med nogle af projektpartnerne og en række andre europæiske forskningsinstitutioner og virksomheder sat gang i et beslægtet projekt kaldet Tailorcrete. (se link)