3D-Druck im Bauwesen

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3D-Druck im Bauwesen bezeichnet computergestützte Bauverfahren zur Errichtung von Bauwerken mittels 3D-Druck-Technologie. Diese Verfahren haben ihren Ursprung in der Vorfertigung von Bauteilen zum Beispiel beim Fertighaus.

Prinzipien[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Pläne für ein Gebäude werden am Computer entworfen, in Steuerungsdaten für den 3D-Druck übersetzt und anschließend an den 3D-Drucker weitergeleitet[1]. Der 3D-Drucker kann ein vollautomatischer Portalroboter sein, der dann größer als das Gebäude ist. Über Betonbehälter werden der schnell härtende Spezialbeton und normaler Beton zugeführt.

Zuerst gießt der Portalroboter Schicht für Schicht einen Rahmen mithilfe des Spezialbetons. Seine computergesteuerte Spritzdüse legt dünne Spuren des Betons auf den Untergrund, die von zwei seitlich angebrachten Kellen in ihre endgültige Form gebracht werden. Anschließend wird der Rahmen mit normalem Beton gefüllt. Weiterhin können fertige Stahlgerüste oder Ähnliches mit eingebracht werden. Somit entsteht ein Gebäude exakt nach Computerzeichnung.

Dieses Prinzip des Rapid Prototyping wurde von dem US-Forscher Behrokh Khoshnevis, Professor an der University of Southern California in Los Angeles, entwickelt.[2]

Ein alternatives Prinzip basiert auf der Verwendung von Industrierobotern. Dabei wird die 3D-Druckdüse als Werkzeug des Roboters geführt. Die Reichweite des Roboters kann vergrößert werden, indem dieser auf einer Linearachse oder einem mobilen Fahrwerk verfahren wird.

An der TU München finden am Lehrstuhl für Holzbau und Baukonstruktion intensive Forschungsarbeiten zum 3D-Druck im Bauwesen statt. Der Lehrstuhlinhaber Klaudius Henke rechnet trotz aller Pionierleistungen nicht damit, dass bis Ende der 2020er Jahre ein Masseneinsatz des Verfahrens in Deutschland zu erwarten ist. Denn „der 3D-Druck macht nicht in jedem Fall Sinn, sondern vor allem dort, wo geometrisch komplexe Bauteile in kleinen Stückzahlen zu realisieren sind“.[3] In Bayern entstand im November 2020 ein Wohnhaus mit im 3-D-Druck gefertigten Wänden.[4]

Anbieter[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Der Schalungshersteller Doka investiert in die US-Firma Contour Crafting Corporation, die bis zum Jahr 2018 eine mobile Maschine entwickelt hat, die bei 8–12 m Arbeitsbreite die Wände eines Gebäudes „druckt“.[5]
  • Das russisch-amerikanische Start-Up Apis Cor druckt mit Hilfe von Robotern und Beton den kompletten Rohbau eines Hauses. Dabei kann ein kleines Haus mit etwa 40 Quadratmetern Wohnfläche in 24 Stunden zu einem Preis von etwa 10.000 Euro komplett erstellt werden. Der mittels Roboter erstellte Rohbau wird auf herkömmliche Weise errichtet.[6][3]
  • Das französische Unternehmen Xtreee[7], das Schweizer Unternehmen Mobbot sowie das österreichische Unternehmen PrintStones[8] bieten 3D-Druckdienstleistungen in der EU unter Verwendung von Industrierobotern an.
  • BADGER (Tunnelbauroboter) ist ein von der EU gefördertes Forschungsprojekt[9] zur Schaffung eines autonom arbeitenden Erdbohrroboters, der die Tunnelwände als Beton-3D-Drucker produziert.[10] BADGER ist ein Apronym für "roBot for Autonomous unDerGround trenchless opERations, mapping and navigation" und zugleich das englische Wort für Dachs.
  • In Eindhoven in den Niederlanden wurde im Januar 2019 das Werk Saint-Gobin Weber Beamix eröffnet, das in Zusammenarbeit mit der Firma BAM Häuser und Brücken entwirft und im 3D-Druck verwirklicht. Die Firma teilte bald mit: „Wir haben die erste gedruckte Brücke der Welt gebaut“. Es handelt sich um einen Fußgängersteg in der Gemeinde Gemert. Das Bauwerk „würde auch einer dreifachen Last“ standhalten, wie Tests ergaben.[3] Dagegen befindet sich die von einer chinesischen Universität mit 28,1 Metern längste 3D-gedruckte Brücke der Welt in der dortigen Provinz Hebei.[11]

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Siehe auch[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. Mathias Näther, Venkatesh Naidu Nerella, Martin Krause, Günter Kunze, Viktor Mechtcherine, Rainer Schach: Beton-3D-Druck – Machbarkeitsuntersuchungen zu kontinuierlichen und schalungsfreien Bauverfahren durch 3D-Formung von Frischbeton. In: Fraunhofer-Informationszentrum Raum und Bau IRB. Fraunhofer IRB Verlag, 2017, abgerufen am 11. Januar 2019.
  2. Behrokh Khoshnevis Profil. Abgerufen am 10. Dezember 2013 (englisch).
  3. a b c Gebäude aus einem Guss: Bau-Experimente im 3D-Druckverfahren. In: Berliner Zeitung, Immobilienbeilage, 4./5. Januar 2020, S. 3.
  4. Bayerischer Rundfunk: Neue Technologie: Bayerns erstes Wohnhaus aus dem 3D-Drucker. In: br.de. 18. November 2020, abgerufen am 19. November 2020.
  5. Doka investiert in Häuser aus dem 3-D-Drucker. In: orf.at, 11. Juni 2017, abgerufen am 12. Juni 2017.
  6. Ein 3D-Druckroboter übernimmt die ganze Baustelle hannovermesse.de, 9. April 2018.
  7. XtreeE imprime en 3D
  8. Wiener Start-up zeigt mobilen Beton-3D-Drucker
  9. What is the BADGER project?
  10. Robot BADGER Can Drill Underground and 3D Print Tunnels
  11. Chinese university builds world's longest 3D-printed bridge. In: Xinhua. 2. August 2020, abgerufen am 2. August 2020 (englisch).