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Integration of AMC Process

The Challenge of Large Scale - Additive Manufacturing in Construction


Project summary

The introduction of additive manufacturing (AM) in construction is expected to lead to fundamental changes along its entire value chain. While traditional construction processes are characterised by the fragmentation of construction knowledge, new digital tools allow the integration of all project participants already in early project phases.

The prerequisite for this is a bi-directional flow of information into a central building information model (BIM). The aim of this project is to investigate the bi-directional relationship between production and planning at the scale levels of component fabrication (using computer vision and machine learning for fabrication improvement), component assembly on-site (using e.g. mixed reality) and on the industry scale.

Project Aim

  • Exploration of a bi-directional information flow between planning and production
  • Investigations on changes in the process chain caused by AM

Challenge

  • Comprehend the effects bi-directional data-flow across scales of construction (component, building, industry)
  • Explore methods for reliable and accurate measurement
  • Explore techniques for data feedback into the BIM model
  • Explore advanced concepts of quality improvement during production

Concept

AM process chain
AM process chain

Project leader at ITE:  

  • Hack, Norman, Jun.-Prof. Dr. sc. ETH.

Participating institutes:

  • ITE - Institute of Structural Design TU BS

  • IBB - Institute of Construction Engineering and Management TU BS

  • IGP - Institute of Geodesy and Photogrammetry TU BS

Funding period:

  • 01/2020 - 12/2023

Funded by:

  • DFG – German Research Foundation within CRC / TRR 277 - C 06

Preliminary work

  • A number of objects with varying specifications were printed using shotcrete 3D printing technology (SC3DP) at DBFL
  • Laser scanning and vision based sensing were used to generate 3D representations (here: point clouds) of the objects
  • Varying material curing states lead to different artefacts in the acquired data: need for investigations and new methods
  • First process analysis of shotcrete 3D printing

Shotcrete 3D surfaces

Typical defects after shotcrete printing Typical defects after finishing process

Data acquisition & Geometric inspection

3D designed model of the building component TLS Scan of the printed core TLS Scan of the finished component printed component colorized by deviation of the printed component from designed 3D model
Shotcrete 3D printed demonstrator geometric inspection

Project team:

Project Leader: Prof. Dr. Norman Hack; Dr. Patrick Schwerdtner (IBB); Prof. Dr. Markus Gerke (IGP)
Associated Scientist: Dr.-Ing. Mehdi Maboudi (IBB)
PhD Researcher: Leon Brohmann (ITE); M.Sc. Gerrit Placzek (IGP;, M.Sc. M.Sc. Karam Mawas (IGP)

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