Ist Der 3D-Druck Die Zukunft Der Nachhaltigen Architektur?

Kannst du dir vorstellen, dass dein zukünftiges Zuhause aus dem Drucker kommt? Der 3D-Druck revolutioniert die Art und Weise, wie wir unsere Häuser bauen. Projekte auf der ganzen Welt nutzen die Technologie, um erschwingliche, nachhaltige Lösungen für unsere Häuser und Gebäude anzubieten. Ist es eine skalierbare Lösung? Wie weit kann der 3D-Druck in der Architektur gehen? Finde es hier heraus!

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Wissenschaftler:innen in Zürich schätzen, dass der Bausektor für „40 % des weltweiten Energieverbrauchs, 38 % der weltweiten Treibhausgasemissionen, 12 % des weltweiten Trinkwasserverbrauchs und 40 % der Abfallerzeugung in den Industrieländern“ verantwortlich ist. Angesichts des wachsenden Interesses an umweltfreundlichen Gebäuden könnte der 3D-Druck die Lösung sein, die andere Branchen wie Mode und Design revolutioniert hat. Der Wandel hält nun auch im Bauwesen Einzug und verändert den Zeit- und Kostenaufwand für den Bau eines Hauses drastisch. Die Vorstellung, dass ein ganzes Haus aus dem Drucker kommt, ist kaum zu fassen. Hier erklären wir, wie der 3D-Betondruck funktioniert und wie weit er gehen kann.

WIE FUNKTIONIERT DER 3D-DRUCK?

Ursprünglich konzentrierte sich der 3D-Druck auf Kunststoffmaterialien, aber die Fortschritte haben seine Möglichkeiten auf Glas, Metalle und jetzt auch auf Beton für den Hausbau erweitert. Beim 3D-Druck von Beton wird mit einem großen Drucker, der mit einem Roboterarm ausgestattet ist, in Schichten gearbeitet. Ein Ende des Arms ist mit dem Druckkopf verbunden, der das Baumaterial ausgibt, während das andere Ende mit einem kranähnlichen System verbunden ist, das die Bewegung ermöglicht. Die Düse des Druckkopfs gibt eine Mischung aus Zement, Sand und anderen speziellen Zusatzstoffen ab, die sich zu Wänden schichten.

Is-3d-printing-the-future- — © Andrea G via Unsplash

EINE NACHHALTIGE LÖSUNG

Traditionell war der Bausektor von langsamen, arbeitsintensiven Arbeiten geprägt, die eine Gefahr für die Nachhaltigkeit darstellen können. Der 3D-Betondruck stellt jedoch eine potenzielle Möglichkeit für schnellere, genauere und umweltfreundlichere Bauverfahren dar. Erstens reduziert er den Zeit- und Arbeitsaufwand. ICON, ein Pionier auf dem Gebiet der 3D-gedruckten Architektur, hebt hervor, dass seine firmeneigene Vulcan-Technologie innerhalb einer Stunde mit einer vierköpfigen Mannschaft für den Druck vorbereitet werden kann. Das Team druckt die Wände in weniger als zwei Wochen und minimiert so den Zeitaufwand, die Verschwendung und die Kosten herkömmlicher Baumethoden.

Ursprünglich wurden für den 3D-Druck im Bauwesen vorgefertigte Materialien vor Ort verwendet. Mit dem Aufkommen industrieller 3D-Drucker können nun jedoch alle Komponenten direkt auf der Baustelle gedruckt werden. Dadurch wird der logistische Prozess gestrafft, da der Bedarf an Transport und Zwischenhändlern sinkt. Darüber hinaus ist der 3D-Druck äußerst zuverlässig und präzise, ermöglicht die Optimierung von Materialien und erzeugt minimalen Abfall. Die Technologie hat auch das Potenzial, den CO2-Fußabdruck der Bauindustrie zu verringern und zu weniger wasserintensiven Prozessen zu führen.

Mit dem 3D-Druckverfahren hergestellte Gebäude sind zwar langlebig, aber die Verwendung von Beton als Hauptmaterial ist aufgrund seines hohen Kohlenstoffgehalts nur bedingt nachhaltig. Die Flexibilität der 3D-Drucktechnologie ermöglicht jedoch die Verwendung einer Vielzahl von Materialien. Forschungsergebnisse aus Indien deuten darauf hin, dass in Zukunft Bauweisen aus recyceltem Kunststoff, biologisch abbaubaren oder anderen umweltfreundlichen Materialien zum Einsatz kommen könnten.

WIE WEIT KANN DER 3D-DRUCK GEHEN?

Nikita Cheniuntai, Gründer von Apis Cor, stellt klar, dass er mit dem Begriff „printing a house“ vor allem den Prozess des 3D-Drucks der Wände eines Gebäudes meint. Zurzeit ist der Drucker nicht an der Konstruktion anderer Teile des Hauses beteiligt, wie z. B. des Fundaments und des Dachs. Außerdem sind 3D-Drucker bei der maximalen Höhe von Gebäuden, die sie bauen können, eingeschränkt, was die meisten Projekte derzeit auf einstöckige Gebäude beschränkt. Die Einführung des 3D-Drucks in Gebieten mit unebenem Terrain kann ebenfalls eine Herausforderung darstellen. Unternehmen wie Apis Cor arbeiten jedoch aktiv an der Entwicklung von Lösungen, um die 3D-Drucktechnologie auch in schwierigeren Umgebungen einzusetzen und schließlich vollständig gedruckte Häuser zu realisieren.

Wir sollten auch nicht vergessen, dass es sich um einen riesigen Drucker handelt, der nicht einfach zu transportieren oder zusammenzubauen ist. Um ein skalierbares Projekt zu werden, schlägt Cheniuntai vor, dass wir einen kostengünstigen, funktionalen 3D-Drucker entwickeln müssen, der unter „komplexen Betriebsbedingungen arbeiten kann“. Die andere Lücke, die wir schließen müssen, ist die Bildung. Der 3D-Druck ist ein neues Werkzeug, für das die Menschen wissen müssen, wie man es bedient. Investitionen in Forschung und Bildung, um die Prozesse zu vereinfachen und den Menschen beizubringen, wie man ihn benutzt, sind der Schlüssel zu einem globaleren Projekt.

NEUE PROJEKTE EBNEN DEN WEG

Building for Humanity führt eines der größten Druckprojekte in Europa durch. In Zusammenarbeit mit HTL wird die Organisation 46 hochwertige, erschwingliche Häuser für einkommensschwache Familien, Veteranen und andere Bedürftige errichten. Die Häuser in Lancashire, Vereinigtes Königreich, werden nachhaltige, kohlenstofffreie Gebäude sein. Außerdem werden sie mit energieeffizienter und umweltfreundlicher Technologie ausgestattet sein.

In Zusammenarbeit mit Lennar und dem Architekturbüro Bjarke Ingels Group baut ICON das weltweit größte Quartier mit 3D-gedruckten Häusern. Bei dem Projekt in Texas handelt es sich um eine Gemeinschaft mit 100 Häusern. Im Sommer 2023 hat das Projekt das erste fertige Haus präsentiert. Es hat ein gehobenes, aber minimalistisches Design für komfortables Wohnen. Alles in diesem Projekt wird vor Ort gedruckt.

In ähnlicher Weise haben Architekten in Deutschland, inspiriert von Projekten in den Vereinigten Staaten und China, das erste 3D-gedruckte Haus des Landes gebaut. Für dieses Projekt wurde das Büro Mense-Korte Ingenieure+Architekten mit dem Deutschen Innovationspreis ausgezeichnet. China treibt die Ambitionen des 3D-Drucks auf die Spitze und plant den 3D-Druck eines 180 Meter hohen Staudamms. Das Gebäude wäre das größte 3D-gedruckte Bauwerk.

3D-DRUCK KANN LUXURIÖS SEIN

ICON demonstrierte die Möglichkeiten des 3D-Drucks auch mit seinem ersten Versuch, Luxuswohnungen zu bauen: House Zero. Das modernistische Design des umweltbewussten Unternehmens Lake|Flato ist elegant und doch gemütlich. Das Haus in Austin, Texas, erstreckt sich über 185 Quadratmeter und verfügt über drei Schlafzimmer und zwei Bäder im Haupthaus. Die Gemeinschaftsräume sind dynamisch und bieten eine entspannende Atmosphäre. Während die Ästhetik des Ranch-Stils beibehalten wurde, zeugen die energieeffizienten Elemente von der 3D-Druck-Vision der Nachhaltigkeit. Sie ergänzten das Haus mit anderen Materialien, um die Atmosphäre zu verbessern. In anderen Bereichen ließen die Designer Sichtbetonwände stehen, um einen erfrischenden Kontrast zu schaffen.

Das Design von House Zero zielt darauf ab, natürliche Elemente in die gebaute Umgebung zu integrieren, um die Verbindung zum Menschen zu verbessern. Die strategische Platzierung von Fenstern und Türen hebt beispielsweise die umgebende Landschaft hervor und maximiert den Einfall von natürlichem Licht während des Tages, wodurch der Bedarf an künstlicher Beleuchtung reduziert wird. Außerdem verbessern die gebogenen Wände des Hauses seine strukturelle Stabilität und schaffen natürlichere und fließendere Wege im Inneren. Der Einsatz des 3D-Drucks ermöglicht kreative Formen, die mit traditionellen Konstruktionsmethoden nur schwer zu realisieren wären. Das Haus wurde als eine der besten Erfindungen 2022 von TIME’s Best Inventions 2022 in der Kategorie Design ausgezeichnet.

+ Words:
Francesco Witt
Luxiders Magazine