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Automatisiertes Handwerk ermöglicht neue Formenvielfalt

3D-Druck fasst in der Baubranche Fuß

01.03.2016, 08:30

Knoten aus Alu aus dem 3-D-Drucker
Komplexe Innenstrukturen sind nur mit 3-D-Druck möglich. © Alamir Mohsen / TU Darmstadt

Kunststoffteile nach eigenem Design oder dreidimensionalen Scans selbst auszudrucken, ist einer der technologischen Trends der vergangenen Jahre. Auch Unternehmen der Baubranche und Forschungsinstitute im Bereich des Bauwesens experimentieren zunehmend mit dieser Methode und drucken verschiedenste Werkstoffe: Beton, Glas, Aluminium. Ist das ausgedruckte Haus also nur noch eine Frage der Zeit?

Wenn es nach Behrokh Khoshnevis von der University of Southern California ginge, auf jeden Fall. Schon vor Jahren hat sich der Wissenschaftler seiner Methode des Betondrucks, dem "Contour Crafting", verschrieben. Dabei spritzt ein Roboter dicke Betonwürste nach den Vorgaben einer am Computer erstellten Konstruktion so exakt aufeinander, das daraus Wände entstehen können.

Gedruckter Beton kommt mit weniger Masse aus

Weil beim gedruckten Beton die stabilisierende Bewehrung fehlt, wird er mit Fasern versetzt, um ihm mehr Stabilität zu verleihen. Diese Masse wird dann in zwei dünneren Betonwänden schichtweise aufgespritzt, die über eine Wabenstruktur verbunden sind. Das spart im Vergleich zu einer massiven Betonwand Material ein.

Khoshnevis' Vision ist es, dass eines Tages ein solcher Roboter auf einer fahrbaren Anlage an der Baustelle aufgestellt wird und innerhalb eines Tages ein komplettes Haus ausdruckt: Wände, Dach, sogar Wasser- und Elektroleitungen. Die Rohre und Leitungen würde ein Roboterarm einsetzen und verschrauben. Bislang existiert diese Vision nur in Computeranimationen. Doch kleinere Prototypen der Maschine drucken bereits Betongefäße.

Dieselbe Vorgehensweise, die aus dem industriellen Prototypenbau (Rapid Prototyping) stammt, setzt die chinesische Firma Shanghai WinSun Decoration and Engineering bereits in der Fertigung ein. Sie wirbt damit, Häuser innerhalb eines Tages drucken zu können. "Das hat enorm Furore gemacht: Die drucken ein Haus an einem Tag", sagt Ulrich Knaack, Professor für Fassadentechnik an der Technischen Universität Darmstadt. Allerdings stimmt dieser Werbeslogan nur teilweise, denn die Chinesen drucken Fertigteile in einer Fabrikhalle und setzen diese dann zusammen. Ein komplett gedrucktes Haus ist das also noch nicht.

Holländische Architekten arbeiten an 3-D-Haus aus Kunststoff

Ein solches soll in Kürze in Amsterdam entstehen, wenn es nach dem Willen der niederländischen DUS-Architekten geht. Das Büro hat sich vorgenommen, ein komplettes Kanalhaus zu drucken. Gelingen soll dies mit einem 3D-Drucker, der - so die Angaben von DUS - bis zu 5,5 Meter hoch drucken kann. Allerdings arbeitet der "Kamermaker", wie das Gerät heißt, nicht mit Beton, sondern mit Kunststoff-Filament, wie es auch die marktüblichen kleinen 3D-Drucker verarbeiten. Für Knaack kein Stoff, aus dem man ganze Gebäude errichten kann: "Er ist nicht dauerhaft, er brennt und er kann keine großen Lasten tragen. Der Kunststoffdruck ist daher eher für sekundäre Funktionen am Gebäude geeignet, aber am weitesten fortgeschritten in seiner Entwicklung." Nach Ansicht des Forschers wird das Projekt eher darauf hinauslaufen, dass man die Verschalungselemente aus Kunststoff druckt und dann mit Beton ausgießt.

Pläne und Prototypen zum 3D-Druck im Bauwesen entstehen derzeit in zahlreichen Ländern. Was sich am Ende  durchsetzen wird, ist noch unklar. Vieles befindet sich im Planungs- oder Versuchsstadium. Lediglich Kunststoffteile werden bereits für den Gebrauch gedruckt. Klar ist aber: "additive manufacturing", also die Herstellung durch das Auftragen eines Materials, hat alle Bereiche erfasst, die für das Bauwesen von Bedeutung sind, und wird diese verändern.

Roboter druckt Metallstreben in vielfältigen Formen

So hat das niederländische Unternehmen MX3D einen Roboter entwickelt, der in der Lage ist, verschiedene Metalle zu Streben in jeder beliebigen Form zu drucken. Als Vorzeigeprojekt soll er eigenständig eine Stahlbrücke in Amsterdam bauen. Denkbar ist jedoch auch, ihn für maßgefertigte Gebäudeelemente einzusetzen.

Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) experimentieren damit, Glas auszudrucken - im Moment ebenfalls mit Gefäßen und einfachen Formen. Da auch das geschmolzene Glas in Form von Würsten aus der Maschine kommt, wäre es aus Knaacks Sicht eher vorstellbar, den Anbau von Komponenten an Glasscheiben zu verbessern als tatsächlich ganze Fenster zu drucken.

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