Schicht für Schicht spritzt der riesige Roboterarm einen Spezialbeton passgenau auf den Boden. Wände wachsen in die Höhe, ein fertiger Rohbau entsteht – und das in nur 24 Stunden. Diese Vorstellung ist keine Zukunftsmusik mehr, sondern Realität geworden. Der 3D-Druck mit Hightech-Baustoffen macht es möglich. Erfahren Sie in diesem Beitrag, wie komplette Häuser aus dem 3D-Drucker entstehen und entdecken Sie innovative Bautechnologien, die die Architektur nachhaltig verändern werden.
© NCCR Digital Fabrication, ETH Zürich, 2017
3D-Druck: von der Miniatur zum Original
In vielen Planungsbüros haben 3D-Drucker bereits Einzug gehalten. Sie vereinfachen die Herstellung von Modellen und lassen in nur wenigen Stunden Miniaturen großartiger Bauwerke entstehen. Doch neuere Forschungen orientieren sich an einer weitaus größeren Dimension: dem 3D-Druck kompletter Gebäude in Originalgröße. Dank innovativer Technologien können unterschiedlichste Werkstoffe eingesetzt werden: Kunststoff, Metall, Glas und Beton. Das Institut für Holztechnologie in Dresden forscht sogar an einem Holzfilament.
Fixe und flexible 3D-Drucker
Derzeit existieren zwei Arten von Großdruckern: Die meisten Modelle arbeiten in einer umschlossenen, fixierten Struktur. Ist das finale Gebäude größer als dieser Raum, druckt das Gerät einzelne Module, die später auf der Baustelle zusammengesetzt werden. Neuere Varianten gleichen einem sehr flexiblen Roboterarm, auf den sich verschiedene Düsen zum Auftragen oder Spritzen aufsetzen lassen. Da er über eine größere Reichweite verfügt, entstehen vor Ort ganze Rohbau-Häuser aus dem 3D-Drucker – und das in einem Stück.
Ein innovatives, vorteilhaftes Fertigungsverfahren
3D-Druck-Architektur lässt sich innerhalb kurzer Zeit umsetzen. Sie ermöglicht flexiblere und ungewöhnlichere Formen als mit konventionellen Bauweisen. Darüber hinaus ist sie wesentlich günstiger und nachhaltig: Es wird nur so viel Baumaterial verwendet wie nötig. Das chinesische Unternehmen WinSu nutzt sogar recycelte Baustoffe für seine gedruckten Gebäude.
Zahlreiche Forschungsprojekte weltweit
Die Planung mithilfe von Architektur-Software hat in großem Maße dazu beigetragen, dass sich der 3D-Druck von Häusern so rasant entwickeln konnte. Weltweit forschen Universitäten und Unternehmen an innovativen Verfahren.
- Die ETH Zürich testet derzeit einen 3D-Drucker für Stahldrahtgitter (Titelbild), einen Sanddruck für die Schalung und einen Holzdruck.
- Architekten an der TU München haben mit der Fluid-Morphology-Technologie eine lichtdurchflutete, multifunktionale Fassade im 3D-Verfahren gedruckt, die komplett ohne Fenster auskommt.
- Das amerikanisch-russische Start-up Apis Cor druckte in nur 24 Stunden ein komplettes, bewohnbares Gebäude.
- Und die Wissenschaftler vom Massachusetts Institute of Technology (MIT) träumen von Häusern aus dem 3D-Drucker auf dem Mars.
Ein Rohbau aus nur einem Stück
Die additive Fertigung beim 3D-Druck ist seit Längerem bekannt. Doch der Rundbau, den Apis Cor in der Nähe von Moskau errichtete, entstand in einem Zug. Das Gebäude hat eine Wohnfläche von etwa 38 Quadratmetern. Die Kosten für Beton, Isolierung, Fenster, Türen, Boden und den Außenputz summieren sich auf gerade einmal 9.500 Euro. Der 360° drehbare 3D-Drucker stand zentral auf einer Bodenplatte und spritzte mit einem Spezialbeton Hohlwände. Anschließend füllte er die Wände mit Dämmmaterial. Die Veredelung geschah anschließend per Hand, das heißt Handwerker bauten Fenster und Türen ein und brachten den Putz an der Außenwand an.
3D-Druck-Architektur im Weltall
Nicht nur auf der Erde wird Wohnraum benötigt. Die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) arbeitet an einem Projekt für den 3D-Druck mit Mondsand. Die mobilen Roboter würden auf dem Mond zunächst den dortigen Sand sammeln, ihn in Schichten aufbauen und mit einem speziellen Bindemittel besprühen. Dadurch entstünden Häuser mit einer felsähnlichen Struktur. Die Wissenschaftler des MIT gehen noch weiter. Ebenfalls mit einem beweglichen 3D-Drucker wollen sie in Zukunft Gebäude auf dem Mars bauen. Der Betrieb erfolgt über Solarmodule. Das Gerät kann den Druck des Bauplans zudem in Echtzeit an die örtlichen Gegebenheiten anpassen, indem es Feuchtigkeit und Temperatur vor Ort misst.
Häuser im 3D-Druck – die Architektur der Zukunft
Gebäude im 3D-Druckverfahren könnten als schnelle und günstige Schutzbauten in Krisengebieten oder nach Naturkatastrophen errichtet werden. Ebenso lässt sich damit die Wohnraumknappheit in den Metropolen der Welt bewältigen – so die Vision der Wissenschaftler und Unternehmer. Zusätzliche Forschungen sind notwendig, um nicht nur den Rohbau, sondern auch weitere Komponenten eines Hauses drucken zu können. Erst dann entstehen komplette Häuser aus dem 3D-Drucker. Weitere spannende Beispiele für die additive Fertigung finden Sie in unserem Beitrag „Der Trend der Zukunft: Häuser aus dem Drucker“.
