Innovationen

Professor Dr. Volker Eichener, Supervisor Aengevelt Research. Foto: Aengevelt

Das 3D-Druckverfahren wird die Bauwirtschaft revolutionieren. Davon zeigt sich die Researchabteilung des Immobilienhauses Aengevelt überzeugt, nach deren Erkenntnissen die neue Technologie unmittelbar vor dem Durchbruch für Massenanwendungen steht.

3D-Drucker sind bereits aus vielen industriellen Anwendungen bekannt. Sie können auch Häuser bauen. Ob es sich um ein zweigeschossiges Bürogebäude in Dubai handelt, um ein dreigeschossiges Mehrfamilienhaus im schwäbischen Wallenhausen oder eine ganze Einfamilienhaussiedlung in Kalifornien: Rund um die Welt sind die ersten Gebäude aus dem 3D-Drucker fertiggestellt und bezogen. Die neue Technologie ist inzwischen erprobt und ausgereift und steht vor dem Durchbruch zur Massenanwendung. Das Betondruckverfahren, das die Bautechnologie revolutioniert, spart nicht nur Zeit und Geld, sondern ermöglicht auch neue Freiheiten bei der Architektur. 

Beton in Schichten

Seit Jahrtausenden werden Häuser gebaut, indem man entweder Stein auf Stein setzt oder indem man eine Fachwerkkonstruktion mit Dämmmaterial ausfüllt. Im 20. Jahrhundert sind Fertigteilkonstruktionen hinzugekommen. Der 3D-Druck stellt eine Revolution des 21. Jahrhunderts dar. Bei diesem Verfahren wird Beton in Schichten von mehreren Zentimetern Stärke übereinander gespritzt. Typischerweise werden auf diese Weise zwei Betonwände erzeugt, die mit Dämmstoffen ausgefüllt werden können. Der 3D-Druck auf der Baustelle beschränkt sich auf die Herstellung der Wände, während Böden, Decken und Dächer konventionell gefertigt werden. Es können dafür aber auch Fertigteile verwendet werden, die im 3D-Druckverfahren in einer Fabrik produziert und dann auf der Baustelle montiert werden.

Vielzahl an Vorteilen

Ob der Betondrucker über eine Schienenkonstruktion läuft oder von einem Roboterarm bewegt wird: Er kann nahezu beliebige Formen erzeugen – gleich, ob rechtwinklig oder gerundet. Auch Überhänge sind kein Problem. Architekten erhalten damit neue Freiheiten. Hinsichtlich Stabilität, Dauerhaftigkeit und Wärmedämmung erreichen die gedruckten Gebäude ebenfalls Spitzenwerte. Allerdings ist aktuell die Statik noch der limitierende Faktor. Ab einer gewissen Gebäudehöhe ist ein Verbundwerkstoff – beispielsweise Beton und Bewährungsstahl - unausweichlich. Dennoch bietet der 3D-Druck gegenüber dem konventionellen Bauen verschiedene Vorteile.

Der Personalbedarf ist deutlich niedriger; in der Regel reicht ein Mitarbeiter aus, um den Drucker zu steuern. Das ist angesichts der sich verschärfenden Personalknappheit ein deutlicher Vorteil. Der Rohbau wird sehr schnell fertig – ein kleines Einfamilienhaus sogar unter 48 Stunden, die in mehreren Schichten gefahren werden können. Die konventionellen Kosten des Rohbaus können beim 3D-Druck um bis zu 35 Prozent reduziert werden.

Dadurch, dass der Drucker Aussparungen für Installationen (Rohre, Leitungen etc.) vorsehen kann, können auch die Ausbaugewerke schneller und kostengünstiger arbeiten. Mit dem 3D-Betondruck kann eine Druckfestigkeit erzielt werden, die dreimal so hoch ist wie bei Ziegelmauerwerk. Der 3D-Druck ist ressourcenschonend, weil sehr wenig Material verschwendet wird und nahezu kein Materialabfall wie Zuschnitte anfällt. Und er ermöglicht es, Formen zu schaffen, die ansonsten sehr aufwändige Schalungen erfordern würden, beispielsweise Rundungen.

Vielfalt beim Bau

Die Recherche von Aengevelt Research ergab, dass inzwischen weltweit diverse Typen von Gebäuden gedruckt worden sind – bis hin zu einer Höhe von drei Geschossen: Bürogebäude, Ein- und Mehrfamilienhäuser, Tiny Houses und weitere Formate. Zahlreiche Objekte sind bereits bezogen und in  regulärer Nutzung, andere werden professionell vermarktet. Einige der gedruckten  Häuser sind von Architektur und Fassade nicht von konventionellen Häusern zu unterscheiden, andere prunken mit organischer oder futuristischer Formgebung, die  durch das neue Verfahren genauso einfach realisiert werden kann wie konventionelle rechtwinklige Gebäude.

3D-Druck wird zum Mainstream

Die 3D-Drucktechnologie ist auf der ganzen Welt parallel von verschiedenen Herstellern entwickelt worden. In Deutschland hat sich der Schalungsspezialist PERI aus dem bayerischen Weißenhorn in Kooperation mit dem dänischen Betondruckerhersteller COBOD sowie Heidelberg Zement darauf spezialisiert. Aufgrund der positiven Erfahrungen steht das neue Verfahren vor der Massenanwendung: Die ersten  mittelständischen deutschen Bauunternehmen haben sich bereits 3D-Betondrucker  beschafft, und Dubai will im Jahr 2030 ein Viertel aller Gebäude mit diesem Verfahren herstellen. Und selbst auf dem Mond sollen Gebäude aus dem 3D-Drucker entstehen: Die Weltraumbehörde NASA hat bereits den Auftrag vergeben, Konzepte für eine  Mondstation aus dem 3D-Drucker zu entwickeln. Der Mondstaub wird bereits auf seine Eignung für die Betonherstellung analysiert.