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Information für die Wissenschaft Nr. 23 | 16. Mai 2018
Schwerpunktprogramm „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft“ (SPP 2187)

Der Senat der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) hat im März 2018 die Einrichtung des Schwerpunktprogramms „Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft“ (SPP 2187) beschlossen. Als Laufzeit sind sechs Jahre vorgesehen. Die DFG lädt hiermit ein zur Antragstellung für die erste dreijährige Förderperiode.

Schnelligkeit und Zuverlässigkeit von Bauausführungen rücken in den Fokus von Planungen. Gleichzeitig steigt der Wunsch nach Einmaligkeit, Ästhetik und Langlebigkeit von Strukturen. Langlebige Baustrukturen sollten zudem veränderbar sein, also anpassbar an sich ändernde Nutzungs- und Beanspruchungsbedingungen.

In der Produktionstechnik haben sich durchgehend qualitätsgesicherte Herstellungskonzepte mit Null-Fehler-Prinzipien etabliert. Sie nutzen ortsfeste, industrialisierte Fertigungen mit modernen Fließprinzipien und benötigen aus Effizienzgründen Seriencharakter für die Einzelbauteile. Durch intelligent digital vernetzte Systeme gelingt es dabei, auch dem Anspruch an weitreichende Individualität im zusammengesetzten Endprodukt gerecht zu werden.

Verfahren und bemerkenswerte Qualitätsstandards der industriellen Fließfertigung sollen nun auf das Bauwesen ausgeweitet werden. Ehrgeiziges Ziel ist es, durch diese neue Art der Präzisionsvorfertigung Bauzeiten von Wochen beziehungsweise Tagen zu erreichen. Hemmnisse dagegen sind im Wesentlichen zwei Aspekte, nämlich die Individualität jeder einzelnen Baustruktur und ihr Gewicht.

Diese Hemmnisse sollen durch die disziplinübergreifende Grundlagenforschung im Schwerpunktprogramm abgebaut werden mit dem Prinzip von „Individualität im Großen – Ähnlichkeit im Kleinen“, also dem Schlüssel einer Modularisierung individueller Großstrukturen in prozessaffine, skalierbare Grundmodule mit Groß- beziehungsweise Mittelseriencharakter.

Methodisch sind Bauweisen mit frei formbaren Hochleistungswerkstoffen – aufgrund der Gewichtsschranken in Prozess und Transport bieten sich nur Baustoffe mit hoher spezifischer Festigkeit an – für ihre Einbindung in ortsfeste Fließprozesse völlig neu zu überdenken und auf modulare Präzision, Toleranzausgleich und Skalierbarkeit zu entwickeln. Passende, qualitätsgesicherte Fertigungsmethoden sind zu erforschen und sämtliche Schritte an ein durchgängig digitales Modell anzuschließen.

Angesprochen sind primär Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus den Bereichen Massivbau, Produktionstechnik, Bauinformatik und Mathematik.

Folgende Themenfelder sollen im Mittelpunkt des Schwerpunktprogramms stehen:

  • Entwicklungs-, Entwurfs- und Konstruktionsmethoden zur Modularisierung von Betonstrukturen in skalierbare Einzelmodule mit dazu geeigneten Modulkonzepten, Toleranzkonzepten, Fügeprinzipien und Fugenausbildungen. Wesentliche Randbedingungen an Geometrien, Gewichte, Materialien und Zeiten liefert der neue, ortsfeste industrielle Herstellungsprozess.
  • Erforschung von robusten Fließfertigungsmethoden für Module aus frei formbaren Hochleistungswerkstoffen. Das betrifft die Entwicklung der Subschritte des Batch-Prozesses mit Präzisions- und Schnelligkeitsanspruch, also adaptive Schalungs-, Bewehrungs-, Betonage- und Temperaturbehandlungsmethoden sowie Fortentwicklungen von robotergestützten Transport- und Einzelbaustufen für Betonbaustoffe. Im Gesamtprozess sind wandlungsfähige, selbst lernende Produktionskonzepte, integrierte Qualitätssicherungen bis hin zu Ansätzen cyber-physischer Systeme und Steuerungsmethoden bei unvermeidlichen Unschärfen zu identifizieren.
  • Entwicklung von durchgängig digitalen Modellen für den Entwicklungs-, Entwurfs-, Fertigungs- und Montageprozess als konsistente Interaktionsmodellierung.

Für ausreichende Synergien zwischen den Teilprojekten wird das Themenspektrum eingegrenzt auf:

  • Methodische Entwicklungen zu Fertigung und Modularisierung; das heißt, Themen zur Assemblierung auf der Baustelle und des Transports sind – mit Ausnahme der digitalen Gesamtrepräsentation – ausgeschlossen.
  • Module können stab- oder flächenartige Bauteile sein. Sie können Einzelgewichte bis etwa eine Tonne besitzen, um im Fließprozess verarbeitbar zu sein.
  • Als zentrale Modulbaustoffe sind aufgrund der notwendigen Anpassbarkeit (Skalierung) und den Gewichtseinschränkungen frei formbare Hochleistungswerkstoffe mit hoher spezifischer Festigkeit geeignet. Hochfeste und ultrahochfeste Betone mit verschiedenen metallischen wie nicht metallischen Bewehrungen kommen infrage. Reiner Materialforschungsbedarf wird dabei nicht gesehen.
  • In den Projektanträgen ist konkret darzulegen, wie ein Einzelprojekt an eine digitale Gesamtrepräsentation, die die gegenseitigen Wechselwirkungen systematisch berücksichtigt, angebunden werden kann beziehungsweise eine solche mit aufbaut.
  • Spezifische Beanspruchungen wie dynamische Einwirkungen oder besondere klimatische Expositionen sollen nicht im Schwerpunkt von Entwicklungen liegen.
  • Wandlungsfähigkeit von Modulstrukturen, Konzepte cyber-physischer Systeme und die Zusammenführung zu Gesamtkonzepten sind für die zweite Förderperiode geplant.

Nicht verallgemeinerbare Fragestellungen, die sich ausschließlich für spezielle Bauteile oder Fertigungen ergeben, sind nicht Bestandteil des Schwerpunktprogramms und werden nicht gefördert. Außerdem sind Weiterentwicklungen bekannter Fertigteilbauweisen wie Profilstahlassemblierungen oder klassische Betonfertigteilbauweisen mit hohen Einzelgewichten und geringen Wiederholungsraten ausgeschlossen.

Fachübergreifende Anträge werden ausdrücklich begrüßt. Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler mit kürzlich abgeschlossener Promotion (Postdocs) werden ermutigt, Anträge einzureichen. Bei der Fördermaßnahme wird den Regelungen der DFG bezüglich der forschungsorientierten Gleichstellungsstandards besondere Beachtung geschenkt werden.

Reichen Sie Ihren Antrag bitte bis spätestens 29. Oktober 2018 bei der DFG ein. Die Antragstellung erfolgt ausschließlich über das elan-Portal zur Erfassung der antragsbezogenen Daten und zur sicheren Übermittlung von Dokumenten. Bitte wählen Sie unter „Antragstellung – Neues Projekt/Antragsskizze – Schwerpunktprogramm“ im elektronischen Formular aus der angebotenen Liste „SPP 2187 – Adaptive Modulbauweisen mit Fließfertigungsmethoden – Präzisionsschnellbau der Zukunft“ aus.

Berücksichtigen Sie bitte beim Aufbau Ihres Antrags das DFG-Merkblatt 54.01 zu Sachbeihilfen mit Leitfaden für die Antragstellung und die Hinweise im Merkblatt Schwerpunktprogramm 50.05, Teil B. Bitte senden Sie ein weiteres Exemplar des Antrags in elektronischer Form an den Koordinator des Programms.

Handelt es sich bei dem Antrag innerhalb dieses Schwerpunktprogramms um Ihren ersten Antrag bei der DFG, beachten Sie, dass Sie sich vor der Antragstellung im elan-Portal registrieren müssen. Ohne Registrierung bis zum 15. Oktober 2018 ist eine Antragstellung nicht möglich. Bitte wählen Sie im Registrierungsformular bei den abschließenden Angaben ebenso wie bei der Antragstellung Ihr Schwerpunktprogramm aus der angebotenen Liste der Ausschreibungen aus. Die Bestätigung der Registrierung erfolgt in der Regel bis zum darauffolgenden Arbeitstag.

Fragen zu den wissenschaftlichen Zielen des Schwerpunktprogramms richten Sie bitte an den Koordinator. Eine Informationsveranstaltung zum SPP 2187 ist für Juli 2018 vorgesehen.

Weiterführende Informationen

Detaillierte Informationen zum Schwerpunktprogramm erhalten Sie im Internet unter:

Das elan-Portal der DFG zur Einreichung der Anträge finden Sie unter:

Die Merkblätter DFG-Vordruck 50.05 und 54.01 stehen unter:

Inhaltliche Fragen beantwortet Ihnen der Koordinator des Schwerpunktprogramms:

  • Professor Dr.-Ing. Peter Mark,
    Ruhr-Universität Bochum,
    Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften,
    Lehrstuhl für Massivbau,
    Universitätsstr. 150,
    44801 Bochum,
    Tel. +49 234 32-22700,
    Link auf E-Mailpeter.mark@rub.de

Auskünfte zur Antragstellung bei der DFG erteilen:

Fachlich:

Formal:

Hinweis:

Diese "Ausschreibung - Information für die Wissenschaft" ist unter Interner Linkwww.dfg.de/foerderung/info_wissenschaft/2018/info_wissenschaft_18_23/
erreichbar. Bitte verwenden Sie ausschließlich diese URL, um das Dokument zu zitieren oder per Link einzubinden.