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Am Institut für Baustoffe werden eine Vielzahl bautechnisch relevanter und aktueller Fragestellungen untersucht. Die Forschung am IfB lebt dabei vom aktiven Austausch zwischen den einzelnen Forschungsgebieten, sowohl innerhalb des Bauingenieurwesens als auch naturwissenschaftlich interdisziplinär. Zahlreiche Kooperationsprojekte mit deutschen und internationalen Forschungseinrichtungen, KMU und größeren Unternehmen sorgen für den Technologietransfer in die Praxis.

Zu den aktuellen Forschungsschwerpunkten zählen insbesondere:

• Additive Fertigung: Moderne Fertigungstechnologien wie der 3D-Druck mit Beton und Lehm stehen hier im Fokus. Sowohl die Ablage feiner Materialstränge als auch der Vollwanddruck werden untersucht. Zusätzlich sind Fragestellungen hinsichtlich der Formgebung und Präzision, der Bewehrungsintegration und der Prüfmethoden Forschungsbestandteil.
• Digitalisierung und Sensorik: Dieser Bereich umfasst ein breites Spektrum digitaler Technologien für den 3D-Druck mit Beton. Dazu gehören die Entwicklung von Elektronik und Software, Automatisierungstools, IoT-Lösungen und die Implementierung von Echtzeit-Datenverarbeitungstechniken.
• Rheologie: Der Wissenschaftsbereich, der sich mit Fragestellungen der Fließtheorie von Materie auf allen Ebenen befasst, nennt sich Rheologie. Am IfB wir, im Rahmen dieses interdisziplinären Fachgebietes der Physik, die Rheologie der Baustoffe von morgen erforscht und optimiert. Für ein tieferes Verständnis unserer Baustoffe, eine effizientere Nutzung von Ressourcen und nachhaltiges Bauen.
• Mechanisches Verhalten von Kompositen: Erforschung des mechanischen Verhaltens von zement- und lehmbasierten Verbundwerkstoffen, wie Textilbeton, mineralisch getränkten Carbonbewehrungen oder SHCC und der zugrundeliegenden physikalischen Mechanismen durch Anwendung verschiedener experimenteller und analytischer Methoden unter Betrachtung des Einflusses einer Vielzahl von Einwirkungsparametern.
• Impaktverhalten mineralisch gebundener Komposite: Betonbauwerke weisen häufig eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Stoßbelastungen wie Anprall oder Explosionen auf. Ziel dieses Forschungsfeldes ist es, die Sicherheit und Zuverlässigkeit bestehender und neuer Betonbauwerke gegenüber Stoßbelastungen durch dünne Verstärkungsschichten aus neuartigen, nachhaltigen und erschwinglichen mineralisch gebundenen Verbundwerkstoffen erheblich zu steigern.
• Nachhaltiges Baustoffdesign: Die Zementherstellung verursacht ungefähr 8 % der globalen CO₂-Emissionen. Daher beschäftigt sich das IfB insbesondere mit nachhaltigen Baustoffen. Hierzu werden verstärkt Alkali-aktivierte Bindemittel und Geopolymere untersucht, ebenso Lehm, aber auch Fasermaterialien aus Recyclingprozessen bzw. nachwachsenden Rohstoffen.
• Multifunktionale Baustoffe: Um Ressourcen- und Energieknappheit entgegenzuwirken, sollen die Baustoffe und Bauwerke der Zukunft mit neuen Funktionen ausgestattet werden. Diese sollen beispielsweise die Erkennung und Lokalisierung von Rissen ermöglichen, aber auch eine beschleunigte Reaktionskinetik nach der Herstellung und zur Selbstheilung, oder eine kontinuierlliche Energiegewinnung.

The Institute of Construction Materials investigates a wide range of current issues relevant to the field of building materials in civil engineering. Research thrives on active exchange between various research areas, both within civil engineering and across scientific disciplines. Numerous collaborative projects with German and international research institutions, SMEs, and larger companies ensure the transfer of technology into practical applications.

Current research priorities include, in particular:

• Additive manufacturing: The focus here is on modern manufacturing technologies such as 3D printing with concrete and clay. Research is being conducted on both the deposition of fine material strands and solid-wall printing. Additionally, research addresses issues related to shaping and precision, reinforcement integration, and testing methods.
• Digitalization and sensor technology: This area encompasses a wide range of digital technologies for 3D printing with concrete. This includes the development of electronics and software, automation tools, IoT solutions, and the implementation of real-time data processing techniques.
• Rheology: The scientific field that deals with questions of the flow theory of matter at all levels is called rheology. At the IfB, within the framework of this interdisciplinary branch of physics, we research and optimize the rheology of tomorrow’s building materials. Our goal is to gain a deeper understanding of our building materials, use resources more efficiently, and promote sustainable construction.
• Mechanical behavior of composites: Investigation of the mechanical behavior of cement- and clay-based composites, such as fiber-reinforced concrete, mineral-impregnated carbon reinforcements, or SHCC, and the underlying physical mechanisms through the application of various experimental and analytical methods, taking into account the influence of a wide range of load parameters.
• Impact behavior of mineral-bonded composites: Concrete structures often exhibit low resistance to impact loads such as collisions or explosions. The goal of this research area is to significantly enhance the safety and reliability of existing and new concrete structures against impact loads by using thin reinforcement layers made of innovative, sustainable, and affordable mineral-bonded composites.
• Sustainable building material design: Cement production accounts for approximately 8% of global CO2 emissions. For this reason, the IfB focuses in particular on sustainable building materials. To this end, the institute is conducting increased research into alkali-activated binders and geopolymers, as well as clay and fiber materials derived from recycling processes or renewable raw materials.
• Multifunctional building materials: To address resource and energy shortages, the building materials and structures of the future will be equipped with new functions. These will enable, for example, the detection and localization of cracks, as well as accelerated reaction kinetics after fabrication and self-healing capabilities, or continuous energy generation.