Welche Zukunft hat der 3D-Druck im Bauwesen?

So funktioniert 3D-Druck in der Bauindustrie

3D-Druck ist ein Herstellungsverfahren, bei dem Objekte durch Schichtung von Materialien nach einem digitalen Modell erstellt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Konstruktionsmethoden, bei denen oft Material entfernt wird, um die gewünschte Form zu erreichen, Beim 3D-Druck wird Material nur dort hinzugefügt, wo es benötigt wirdDadurch wird der Abfall minimiert.

Im 3D-Druck verwendete Materialien

Im Bausektor wird beim 3D-Druck Beton als Rohstoff verwendet. Dabei handelt es sich um einen anderen Beton als um herkömmlichen Beton, der aufgrund seines Eigengewichts zu schwer wäre und unter seinem eigenen Gewicht zusammenbrechen würde. Für 3D ist Beton flüssiger und härtet schnell aus..

Unternehmen arbeiten derzeit daran, kohlenstoffarmen Beton mit weniger Zement in seiner Zusammensetzung anzubieten. Letztendlich scheinen Lösungen auf Basis von Roherde oder Materialien biologischer Herkunft die ökologischste Lösung zu sein.

Bauprojekte werden jetzt im 3D-Druckverfahren hergestellt

Während die Forschung zu diesem Thema erst in den 1980er Jahren begann, haben Großprojekte in den letzten Jahren die Machbarkeit des 3D-Drucks im Bausektor bewiesen. Heute bieten Unternehmen auch Lösungen für den Stadt- und Straßenbau an.

Die ersten 3D-gedruckten Häuser in Frankreich

Im Jahr 2018 eröffnete die Stadt Nantes die ersten Sozialwohnungen, die im 3D-Druckverfahren hergestellt wurden. Dieses 95 m² große Haus mit dem Namen Yhnova wurde mithilfe einer Technologie gebaut, die an der Universität Nantes entwickelt wurde. Bei diesem Projekt beschränkt sich der Bauprozess nicht nur auf Beton. Der Drucker, in diesem Fall ein Roboter mit einem 4 Meter langen Arm, legt zunächst zwei Wände aus expandierendem Polyurethanschaum. Der Schaum dient sowohl als Wärmeisolator als auch als Schalung zum Gießen des Betons.Im Anschluss an diese Einweihung wurden in Reims fünf neue Häuser mit 3D-gedruckten Wänden gebaut.

Ähnliche Projekte wurden auf der ganzen Welt gestartet, zuerst 2019 in Dubai (Vereinigte Arabische Emirate), dann 2021 in Eindhoven (Niederlande) und im darauffolgenden Jahr erneut in Holstebro (Dänemark).

Welche Vorteile bietet der 3D-Druck im Bauwesen?

Kostensenkung

Einer der Hauptvorteile des 3D-Drucks im Bauwesen ist die Kostensenkung. Die Präzision der additiven Fertigung ermöglicht Minimieren Sie MaterialabfallDies kann die Kosten erheblich senken. Darüber hinaus kann die Automatisierung des Prozesses den Bedarf an Arbeitskräften verringern und die Lohnkosten senken.

Geschwindigkeit der Ausführung

3D-Druck kann den Bauprozess erheblich beschleunigen. Strukturen, deren Bau mit herkömmlichen Methoden Wochen oder Monate dauert, können mit 3D-Druck in wenigen Tagen fertiggestellt werden. Diese Geschwindigkeit ist besonders vorteilhaft für Projekte, die eine Schnelles Eingreifenwie etwa Notunterkünfte nach Naturkatastrophen.

Designflexibilität

Der 3D-Druck bietet eine Beispiellose Gestaltungsfreiheit. Architekten und Ingenieure können komplexe Formen und innovative Strukturen schaffen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht zu erreichen wären. Diese Flexibilität eröffnet den Weg für innovativere Designs. deutlich und mehr kreativ.

Nachhaltigkeit und Energieeffizienz

Die Fähigkeit des 3D-Drucks, den Materialverbrauch zu optimieren, trägt zu nachhaltigerem Bauen bei. Darüber hinaus sind einige im 3D-Druck verwendete Materialien, wie umweltfreundliche Betonmischungen, könnte in Zukunft die Umweltauswirkungen des Bausektors reduzieren.

Die Hindernisse für den Einsatz des 3D-Drucks im Bauwesen

Die Anschaffungskosten der Ausrüstung

Trotz der potenziellen langfristigen Einsparungen können die Anschaffungskosten für 3D-Druckgeräte unerschwinglich sein. Industrielle 3D-Drucker und die für den Bau benötigten Spezialmaterialien sind teuer, was für kleine und mittlere Unternehmen ein Hindernis darstellen kann. Der Preis eines 3D-Druckers für die Konstruktion liegt heute zwischen 200.000 und 1 Million Euro..

Bauvorschriften und Normen

Die Einführung des 3D-Drucks im Bauwesen wird gebremst durch das Fehlen spezifischer Normen und Vorschriften. Traditionelle Bauvorschriften berücksichtigen additive Fertigungstechniken und -materialien nicht, was es für lokale Behörden schwierig machen kann, 3D-Druckprojekte zu genehmigen. In den kommenden Jahren wird noch viel gesetzgeberische Arbeit nötig sein.

Technische Fähigkeiten

Der Einsatz von 3D-Druck im Bauwesen erfordert fortgeschrittene technische Fähigkeiten. Baufachleute müssen im Umgang mit 3D-Modellierungssoftware, der Druckerwartung und dem spezifischen Materialmanagement geschult sein. Schulung und Rekrutierung qualifizierten Personals kann eine zusätzliche Herausforderung darstellen.

Die Grenzen der Materialien

Beim 3D-Druck gibt es derzeit im Vergleich zu herkömmlichen Baumaterialien Einschränkungen in Bezug auf Haltbarkeit und Leistung. Beispielsweise bieten 3D-gedruckte Betonstrukturen möglicherweise nicht die gleiche Festigkeit wie solche aus konventionell gegossenem Beton. Nur Forschung und Entwicklung werden es letztendlich ermöglichen, das gleiche Leistungsniveau zu erreichen.

Alexandre Masson
Titelbild: Adobe Stock