Die 3D-Druck-Technologie läutet eine Revolution in der Bauindustrie ein: Gebäude, die heute noch in schweißtreibender Handwerksarbeit entstehen, werden in Zukunft einfach ausgedruckt. Das kostspielige Lebensprojekt Eigenheim wird so Schicht für Schicht zum Wochenendprojekt. Ambitionierte Bauvorhaben aus China, wie die erste erdbebensichere Villa aus dem 3D-Drucker, ernten bereits seit einigen Jahren die Ahs und Ohs der Architektur-Szene. Sie gewähren schon heute Einblicke in die Baukunst von morgen. Als Materialien kommen dabei vor allem Beton, Zement, Metall und Kunststoff zum Einsatz. Bald sollen auch natürliche Werkstoffe wie Holz Verwendung finden.
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3D-Druck-Verfahren mit Holz für nachhaltiges Bauen
Es muss noch viel in Forschung und Entwicklung investiert werden, damit natürliche Werkstoffe wie Holz im 3D-Verfahren ausreichend Stabilität erhalten, um schwere Lasten zu tragen. Gelingt es der Wissenschaft, die positiven Eigenschaften von Holz und den Nutzen der 3D-Technologie zu vereinen, steckt darin großes Potenzial für die Bauindustrie. Individualisierung und Designfreiheit, einfache Reproduzierbarkeit, Kosteneffizienz und Umweltfreundlichkeit sind überzeugende Argumente, die für die 3D-Technologie sprechen. Auch die ressourcenschonende Herstellung ist mit dem innovativen, präzisen und schnellen Verfahren möglich, da ausschließlich die Menge an Material Verwendung findet, die benötigt wird. Der Werkstoff Holz bietet hervorragenden Wärmeschutz und ist dadurch besonders energieeffizient. Der nachwachsende Rohstoff mit seiner langen Lebensdauer und Flexibilität ist aus diesem Grund besonders für nachhaltige Bauprojekte interessant.
„Laywoo D3“ – ein Holzfilament aus dem 3D-Drucker
Im Fokus der Forschung mit Holz im 3D-Druckverfahren stehen vor allem die Bereiche Innenausbau, Möbel und Bauelemente. Erste vielversprechende Projekte gibt es bereits: So wurde von Ingenieur Kai Parthy das Holzfilament „Laywoo-D3“ entwickelt. Es enthält recycelte Holzanteile von 15 bis 40 Prozent Gewicht. Optisch ist das Filament kaum von echtem Holz zu unterscheiden. Auch der charakteristische Geruch ist gegeben. Es kann bei einer Temperatur zwischen 175 und 250 Grad gedruckt werden. Die Gradzahl entscheidet dabei über die Farbgebung – je mehr Hitzeeinwirkung während des Druckvorgangs entsteht, desto dunkler das Ergebnis. So lassen sich unter anderem Jahresringe imitieren.Trotz des vielversprechenden Ansatzes ist es noch ein forschungsintensiver Weg, bis es möglich ist, Holz in Reinform zu drucken. Dieser Aufgabe widmet sich unter anderem das Institut für Holztechnologie (IHD) in Dresden. Zukünftige Projekte konzentrieren sich dabei auf die Entwicklung von Holzpartikeln, die im Rahmen eines Polymerverbundes eingesetzt werden können und bis zu 90 Prozent Holzanteil enthalten.
Carbon: “High Performance, Low Weight”
Neben Holz ist Carbon ein vielversprechender Werkstoff, der in Kombination mit der 3D-Technologie für die Bauindustrie immer bedeutender wird. Wissenschaftler der Universität Augsburg entwickelten vor Kurzem ein ressourcenschonendes Düsenverfahren, um Carbon-Kurzfasern in zementäre Baustoffe zu integrieren. So avanciert der schlichte Werkstoff Zement zum High-Performance-Strukturbiomaterial, das eine enorme Festigkeit aufweist. Carbonfasern halten extremen Belastungen stand und sind im Vergleich zu Stahl um 80 Prozent leichter. Damit der innovative Baustoff namens „FIBRACRETE“ auch in der Praxis zukunftsfest wird, forschen die Augsburger Wissenschaftler derzeit an einer Methode, um das Düsenverfahren auf Abmessungen von Gebäudebauteilen zu übertragen. Auch hier kommt die 3D-Technologie zum Einsatz. So wurde für das neue Augsburger Forschungsgebäude „Materials Resource Management“ (MRM) der Grundstein aus FIBRACRETE gelegt, der ebenfalls aus dem 3D-Drucker stammt.
Die digitale Revolution prägt die Zukunft der Architektur
Bisher ist die kostspielige Technologie noch nicht massentauglich, aber Projekte wie die eingangs erwähnte Villa aus dem 3D-Drucker zeigen, wie groß das Zukunftspotenzial ist. Dem architektonischen Experimentierfeld sind dabei keine Grenzen gesetzt: Derzeit plant das Emirat Dubai in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen Convrgnt Value Engineering eine weitere architektonische Weltpremiere: ein Laboratorium aus dem 3D-Drucker. Es soll unter anderem über ein Elektronik-, Prototyp-, Software- und Mechanik-Labor verfügen und an der Entwicklung effizienter Solarpanels mithilfe von Drohnen forschen. Das erste Bürogebäude aus dem 3D-Drucker steht bereits in der Wüstenmetropole und wurde innerhalb von 17 Tagen errichtet. Fest steht: Die digitale Revolution hält immer stärker Einzug in die Bauindustrie und wird die Architektur von morgen nachhaltig verändern.
