Seit fünf Jahren gibt es ein Spin-off- Unternehmen der Universität Innsbruck namens incremental3d, das auf Beton-3-D-Druck spezialisiert ist. CEO Georg Grasser erklärt: „Wir haben den Anspruch, Architektur aus dem Drucker voranzutreiben. Es wird oft nach Möbeln und Kunstwerken gefragt, aber es geht auch um Prototypen für Teile von Bauwerken, etwa für eine Brücke in Venedig.“ Diese 12 mal 16 Meter große Brückenstruktur wurde mit der Block Research Group der ETH Zürich und Zaha Hadid Architects realisiert. „Striatus“ besteht aus 53 Fertigteilen, die im Werk gedruckt wurden, und kommt ohne Bewehrung aus, weil nur Druckkräfte auftreten. Der Ansatz des Unternehmens ist Vorfabrikation mit dem 3-D-Drucker mit besseren Arbeitsverhältnissen im Werk statt auf der Baustelle im Freien.

Die Zementindustrie ist bemüht, CO2 in der Produktion zu reduzieren. 3-D-Betondruck hat allerdings bereits jetzt den Vorteil, dass im Vergleich zum konventionellen Bauen, egal, ob in Ortbeton oder Fertigteilen, viel Material gespart werden kann. Beispielsweise reduzierte sich der Materialverbrauch bei einem Pavillon von incremental3d im Vergleich zum Guss von 50 auf 1,2 Tonnen. Gedruckt werden nur Wände und Aussteifungen, nicht der ganze Querschnitt, wie das bei gegossenen Bauelementen stets der Fall ist. Das reduziert die Materialmenge, ändert aber nichts am Material selbst. Über Druckmedien wird aktuell viel geforscht, Baumaterialhersteller bieten spezifische Produkte fürs 3-D-Drucken und entwickeln neue.

Thema sind dabei Recyclingmaterialien, aber auch völlig neue Ansätze: Die Herstellung von Zement und Beton benötigt viel Energie, der chemische Prozess setzt CO2-Emissionen frei. Geopolymere haben das Potenzial, Zement zum Teil zu ersetzen: Aus Gesteinsmehl und einer aktivierenden Substanz entsteht ein hartes, anorganisches Polymer, ohne dass Kohlendioxid übrig bleibt. Dazu kommt die Forschung zum Thema Bewehrung. Georg Grasser meint: „Es gibt eine neue Technologie, bei der beim Druck ein Seil mitgeführt wird, das die Bewehrung in eine Richtung bildet. Natürlich kann man auch Kanäle für nachträgliche Bewehrung drucken und danach vergießen.“

Unterschiedliche Druckmethoden

Die kleine österreichische Firma incremental3d druckt Fertigteile, deren Größe durch Transport und Montage begrenzt ist, und sie tut das mit einem Industrie-Roboterarm mit sechs Freiheitsgraden, was sehr komplexe und feine Geometrien ermöglicht. Es gibt jedoch auch andere Methoden. Der deutsche Schalungs- und Gerüsthersteller Peri tüftelt ebenso am 3-D-Betondruck und verwendet dafür einen Portaldrucker, der direkt auf der Baustelle aufgestellt wird, um ganze Häuser zu drucken.

Das funktioniert ähnlich wie der 3-DDrucker zu Hause: Der Druckkopf ist auf einer Rahmenkonstruktion auf Stützen montiert und kann in der Höhe und in zwei horizontale Richtungen bewegt werden, besitzt also nur drei Freiheitsgrade. Beim Drucken werden Konstruktionen schichtweise aufgebaut. Decken können noch nicht gedruckt werden, sie werden entweder als Fertigteile oder in Ortbeton hinzugefügt, ebenso wie Stiegen. Mittlerweile sind auch auskragende Bauteile möglich. Gedruckt werden kann in einem Volumen von 14,5 Meter Breite, neun Meter Höhe und unbegrenzter Länge.

3-D-Druck in Österreich

Peri errichtete in Hausleiten einen Bürobau für die Strabag. Die Wände wurden dreischichtig gedruckt, zwischen die äußeren Schichten kam die Wärmedämmung, zwischen die inneren wurde Ortbeton gegossen, weil es für die statische Bemessung gedruckter Betonstrukturen noch keine Normen gibt. Das 125 Quadratmeter große Haus wurde in 45 Stunden reiner Druckzeit hergestellt.

Mittlerweile lieferte Peri den Portaldrucker auch an einen Fertigteilhersteller. Jan Graumann, Global Head of Business Development and Sales 3D Construction Printing bei Peri, schildert den aktuellen Boom: „Man kann nicht ab morgen alles am Bau drucken, aber Beton- 3-D-Druck ist ein wichtiger Teil der Zukunft der Baubranche. Es entstehen ständig neue Firmen in diesem Sektor, große Bauunternehmen etwa in Frankreich und den USA befassen sich damit, auch die Strabag. Und viele Materialhersteller forschen in diesem Bereich.“

Weiterbauen

Medienberichte über 3-D-gedruckte Architektur zeigen oft freistehende Einfamilienhäuser, auch das Beispiel in Hausleiten entspricht diesem Typus. Die Realität des Bauens ist heute jedoch eine andere: Es geht um dichte, mehrgeschoßige Architektur und um das Weiterbauen am Bestand. Das wird grundsätzlich, vielleicht noch nicht heute, aber in absehbarer Zeit, auch der 3-DDruck leisten können…

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Diese in Deutschland erstmals ausgeführte Bautechnik nahm in den letzten Wochen und Monaten alle behördlichen Genehmigungsprozesse. Mit der Erarbeitung des Konzepts zur Erwirkung der Genehmigung unterstützte das Ingenieurbüro Schießl Gehlen Sodeikat, die Planung und Durchführung der entsprechenden Zulassungsprüfungen erfolgte durch die TU München.

Geplant wurde das Gebäude von MENSE-KORTE ingenieure+architekten, Bauherr ist die Hous3Druck GmbH.

Das Material für die Herstellung des Druckbetons stammt von HeidelbergCement. Das Land Nordrhein- Westfalen fördert das 3D-Betondruck Projekt in Beckum im Rahmen seines Förderprogrammes „Innovatives Bauen“. Auch Ina Scharrenbach, Ministerin für Heimat, Kommunales, Bau und Gleichstellung des Landes Nordrhein-Westfalen, informierte sich auf der Baustelle in Beckum über den Stand der Dinge.

„Nordrhein-Westfalen-Innovation für Deutschland: digital, dynamisch, druckfertig – das sind unsere 3D‘s für die Zukunft des Bauens. Wir sind stolz darauf, dass das erste Haus, welches 3D gedruckt wird, in unserem Bundesland entsteht. Damit ist Nordrhein-Westfalen Vorreiter für Deutschland. Nicht morgen, nicht irgendwann, sondern heute. Die Landesregierung Nordrhein-Westfalen fördert gezielt Investitionen in den Innovationsmotor Bau: Das 3D-Haus wird mit 200.000 Euro gefördert. Weitere Projekte sind in der Druckerschleife“, erläutert Ministerin Scharrenbach.

„Der Druck des Wohnhauses in Beckum ist ein Meilenstein für die 3D-Betondrucktechnologie“, so Thomas Imbacher, Geschäftsführer Innovation & Marketing der PERI GmbH. „Wir sind davon überzeugt, dass das Drucken mit Beton in den nächsten Jahren in bestimmten Marktsegmenten an Bedeutung gewinnen wird und erhebliches Potenzial hat. Weitere Wohnhaus-Druckprojekte in Deutschland sind bereits in der Vorbereitung. Wir sind stolz, dass wir mit dem Projekt in Beckum Vorreiter und Wegbereiter für diese neue Form des Bauens sind.“

„Wir verstehen uns als Innovationsführer in unseren Märkten“, so Dr. Fabian Kracht, Geschäftsführer Finanzen & Organisation und Sprecher der Geschäftsführung der PERI Gruppe. „Dazu gehört auch, dass wir uns gezielt an Start-ups beteiligen, die in unseren Branchen mit neuen Lösungen unterwegs sind. 3DDruck ist ein Geschäftsfeld, das sich aus diesem Beteiligungsportfolio heraus entwickelt hat und nun im Markt angekommen ist. Der Erfolg in Beckum bestätigt uns in unserem Ansatz.“

3D-Betondruck verändert die Art und Weise wie wir bauen und den Prozess des Hausbaus grundsätzlich. Da es das erste Gebäude seiner Art ist drucken wir bewusst nicht so schnell wie dies eigentlich möglich wäre“, so Leonhard Braig, Geschäftsführer Produktion & Supply Chain der PERI GmbH…

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