TU Wien: Digitale Fertigung ermöglicht materialsparende Stahlbetondecken

(23.07.2026) Stahlbetondecken gehören zu den materialintensivsten Bauteilen im Hochbau und machen bis zu 60 % des gesamten Betonvolumens eines Gebäudes aus. Forscher der TU Wien haben gemeinsam mit den Projektpartnern DataB GmbH und Mesh AG einen digitalen Herstellungsprozess entwickelt, mit dem sich der Betonbedarf solcher Decken um bis zu 50 % reduzieren lässt, ohne die Tragfähigkeit zu beeinträchtigen.

Demonstrator einer im Projekt TOPS geschaffenen Rippendecke. (Bild: TU Wien) 

Grundlage des Forschungsprojekts „Topologieoptimierte Stahlbetondecken mit digitaler Schalung und Bewehrung” (TOPS) ist eine mathematische Topologieoptimierung. Mithilfe spezieller Algorithmen wird berechnet, an welchen Stellen Beton für die Lastabtragung erforderlich ist und wo Material eingespart werden kann. So entstehen rippenförmige Tragstrukturen, die den auftretenden Kräften folgen und gegenüber konventionellen Flachdecken deutlich weniger Material benötigen. „Beton ist ein hervorragender Baustoff, wir müssen ihn aber viel gezielter einsetzen. Unser Ziel ist es, Material nur dort zu verwenden, wo es aus statischer Sicht tatsächlich gebraucht wird”, sagt Tobias Huber vom Forschungsbereich Stahlbeton- und Massivbau der TU Wien.

Während ähnliche Deckensysteme bereits bekannt sind, scheiterte ihre wirtschaftliche Umsetzung bislang häufig am hohen Fertigungsaufwand. Das TOPS-Projekt setzt deshalb auf einen durchgängigen digitalen „File-to-Factory”-Prozess. Digitale Planungsdaten werden direkt für die Herstellung von Schalung und Bewehrung genutzt, sodass Änderungen am Modell ohne zusätzliche Zwischenschritte in die Produktion übernommen werden können.

Die Schalungen wurden CNC-gestützt von der DataB GmbH gefertigt, während die Bewehrungen mithilfe robotergestützter Verfahren von der Mesh AG hergestellt wurden. Beide Arbeitsschritte erfolgen dadurch weitgehend automatisiert. „Entscheidend ist die durchgängige digitale Datenkette – vom Entwurf bis zur Fertigung. Änderungen am Modell können direkt in die Produktion übernommen werden. Das spart Zeit, reduziert Fehler und macht komplexe Geometrien überhaupt erst wirtschaftlich realisierbar”, erklärt Tobias Huber.

Zur Überprüfung des Konzepts fertigte das Forschungsteam zwei großformatige Demonstratoren an. In Belastungsversuchen wurden unter anderem Tragfähigkeit und Durchbiegung untersucht und mit konventionellen Stahlbetondecken verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Materialeinsparungen erzielen lassen, ohne die konstruktiven Anforderungen zu beeinträchtigen. „Mit den Demonstratoren konnten wir zeigen, dass unser Konzept nicht nur in Simulationen funktioniert, sondern sich auch in realen Bauteilen bewährt”, so Tobias Huber.

Nach Einschätzung der Forscher eignet sich das Verfahren insbesondere für Gebäude mit größeren Spannweiten, beispielsweise Bürogebäude, Einkaufszentren oder mehrgeschossige Bauwerke. Dort können identische Deckenelemente mehrfach gefertigt werden, wodurch sich die aufwendigeren Geometrien wirtschaftlich realisieren lassen. Mit dem TOPS-Projekt wollen die Beteiligten einen Beitrag zur Reduzierung des Materialeinsatzes und der CO₂-Emissionen im Bauwesen leisten. Digitale Planungs- und Fertigungsprozesse eröffnen nach Angaben des Forschungsteams neue Möglichkeiten für ressourcenschonende Tragwerkskonstruktionen und einen effizienteren Einsatz von Beton im Hochbau.