3D-Druck – die Revolution in der Bauwirtschaft

Ein ganzes Haus aus dem Drucker? Das ist längst keine Zukunftsvision mehr. Bereits 2014 wurde in Amsterdam ein Prototyp in 3D-Druck erstellt. Das erste Schicht für Schicht aus Beton gespritzte Wohnhaus in Deutschland entstand im vergangenen Herbst in Beckum. Noch ist die additive Fertigung von Gebäuden und Bauelementen ein Nischengeschäft, doch angesichts vieler Vorteile ist sicher, dass die Kombination von digitaler Planung und 3D-Druck zu einem nachhaltigen Paradigmenwechsel in der Bauwirtschaft führen wird.

Mobile 3D-Systeme für den Betondruck sind seit 2018 im Einsatz – und bieten viele Vorteile. Sie ermöglichen es, komplette Gebäudestrukturen direkt auf der Baustelle zu fertigen, indem faserverstärkter Beton in dicken Strängen aufeinandergeschichtet wird, bis die gewünschte Wandhöhe erreicht ist. Nachgelagerte Nebengewerke können dabei direkt integriert werden. Dieses Vorgehen spart Zeit, Ressourcen und Geld – und bedeutet eine echte Revolution für die Bauwirtschaft.

Anders als bei herkömmlichen Bauweisen, wird beim Betondruck nur so viel Material verarbeitet, wie tatsächlich benötigt. Da bei der Herstellung und Verarbeitung von Beton extrem viel CO2 ausgestoßen wird, bringt 3D-Druck nicht nur ökonomische, sondern auch ökologische Vorteile. Weitere Potenziale ergeben sich durch neue intelligente Werkstoffe wie Formgedächtnislegierungen (sogenannte „Memory-Metalle“) oder bio-basierte Materialien, zum Beispiel Biokomposit-Granulate oder Carbonfasern aus Algen. Sie können in Zukunft dazu beitragen, dass in additiver Technik erstellte Häuser umweltschonend recycelt werden können.

Smarte Materialien und grenzenlose Designfreiheit

Die Verwendung neuer Materialien birgt enorme Chancen, aber auch Herausforderungen für die additive Fertigung. Schließlich müssen im Bauwesen sehr unterschiedliche Baustoffe wie Beton, Holz, Glas, Metalle, Kunststoffe, Lehm sowie Komposit-Materialien in hoher Qualität verarbeitet werden.

Vielfältige Anwendungen dazu sind in der Entwicklung oder sogar schon marktreif: So hat ein niederländisches Unternehmen einen 3D-Drucker entwickelt, der Metallstreben in nahezu jeder beliebigen Form fertigen kann. Ein bayerisches Unternehmen druckt Designer-Bademöbel aus Sand. NorDan aus Schweden hat als weltweit erster Hersteller 3D-Druck-Fenster auf den Markt gebracht, und zwar schneller, kostengünstiger und in höherer Qualität als es bislang möglich war. Als Material für die Fenster dient ein Holz-Granulat mit einem hohen Anteil an FSC-zertifizierten Holzfasern; in Verbindung mit Polypropylen lässt es sich additiv verarbeiten – und das in vielen Formen: Die Fenster von NorDan etwa sind rund.

Bauelemente und ganze Häuser lassen sich mittels 3D-Druck in allen erdenklichen Formen herstellen. Diese fast grenzenlose Designfreiheit ist ein weiterer entscheidender Vorteil additiver Verfahren. Sogar hochkomplexe Bauelemente wie Fassadenknoten sind möglich. Diese Elemente werden bei anspruchsvollen Fassadengestaltungen eigesetzt, um Aluprofile zu verbinden, mit denen Platten aus unterschiedlichen Materialien befestigt werden. An der TU Darmstadt wurden 134 dieser komplizierten Geometrien individuell digital optimiert und gedruckt. Mittlerweile offiziell zertifiziert, werden sie aktuell bei einem weltweit einzigartigen Bauvorhaben eingesetzt. Auch dieses Beispiel verdeutlicht, wie die Kombination von digitalem Design und additiver Fertigung hochinnovatives Bauen vorantreibt.

Machen Sie sich selbst ein Bild von den spannenden Möglichkeiten des 3D-Drucks. Die Sonderschau „3D-Druck – Additive Fertigung“ auf der INTERNATIONALEN EISENWARENMESSE vom 6. bis 9. März 2022 zeigt die Potenziale der verschiedenen Verfahren anhand von Live-Präsentationen und gibt Ausblicke auf innovative Geschäftsmodelle. Unter den Best Practices finden Sie auch die Holzfenster von NorDan sowie ein Waschbecken der Sandhelden aus Bayern.