3D-Druck ist ein noch recht junges Fertigungsverfahren, das in den vergangenen Jahren verschiedenste Bereich der Industrie erreicht hat. Längst wurden komplette Häuser in additiver Fertigung hergestellt, auch in Deutschland gibt es bereits welche. Doch wie funktioniert das? Welche Vorteile hat 3D-Druck im Bauwesen, welche Herausforderungen zu bewältigen und welches Material kommt zum Einsatz. Hier kommen die Antworten rund um 3D-Druck von Häusern und Gebäuden.
3D-Druck im Bauwesen, das bedeutet, dass Bauteile oder ganze Bauwerke Schicht für Schicht und ohne zusätzliches Werkzeug gedruckt werden. Es braucht lediglich einen entsprechend großen 3D-Drucker und das passende Material, aus dem das Gebäude hergestellt werden soll. Das Design wird in einer 3D-Software angelegt, welche die Daten in spezielle Anweisungen für den 3D-Drucker umwandelt.
Je nach Verwendungszweck kann zum Beispiel Beton, Gips oder verschiedene Kunststoffe verwendet werden. Hinzu kommen spezielle Baustoffe, die an die Gegebenheiten angepasst sind. So wird zum Beispiel auch Mondstein getestet, um Häuser auf dem Mond zu drucken. Das kann für künftige Stationen auf unserem einzigen natürlichen Satelliten von großer Bedeutung sein.
Ein Druckkopf bewegt sich während des Bauvorgangs entlang eines vorgegebenen Pfades und spritzt das vorher festgelegte Material in Schichten auf, bis die Struktur fertiggestellt ist. Dabei ist es durchaus möglich, verschiedene Schichten mit unterschiedlichen Materialien oder Eigenschaften zu drucken. Damit lassen sich zum Beispiel die Statik oder Wärmedämmung verbessern.
Welche Vorteile haben Gebäude aus dem 3D-Drucker?
Der größte Vorteil von 3D-Druck ist sicherlich, dass sich damit komplexe Formen und Strukturen erstellen lassen, die mit herkömmlichen Methoden kaum bis gar nicht möglich wären. Das ermöglicht ganz neue Möglichkeiten im Bereich der Architektur und Design von Häusern und Gebäuden.
Ein weiterer Vorteil von 3D-Druck im Bauwesen ist zudem, dass das Bauverfahren kurze Bauzeiten ermöglicht und äußerst ressourcenschonend ist. Beim Drucken entstehen so gut wie keine Abfälle – zumindest im Vergleich zum klassischen Massiv- oder Fertigbau.
Da alles maschinengesteuert wird, ermöglich 3D-Druck zudem eine sehr hohe Präzision und Qualität, bei den traditionellen Bauverfahren ist doch nach wie vor relativ viel Handarbeit angesagt. Durch den schichtweisen Aufbau können detaillierte Strukturen mit hoher Genauigkeit und Konsistenz hergestellt werden.
Welche Herausforderungen warten beim Hausbau mit 3D-Druck?
Die Vorteile des 3D-Drucks im Hausbau haben Sie im Kapitel zuvor kennengelernt. Doch es gibt noch einige Herausforderungen für die Zukunft zu bewältigen. So ist die Größe des Druckers in der Regel noch begrenzt, so dass größere Strukturen oft nicht in einem Stück gedruckt werden können. Das kann den Baufortschritt verlangsamen.
Noch ist zudem die Anzahl von Materialien begrenzt, die sich für den 3D-Druck im Bauwesen eignen. Damit sie sich für den Hausbau eignen, müssen sie verschiedene Anforderungen bezüglich Festigkeit, Haltbarkeit und Brandschutz erfüllen. Zudem ist der Preis für einen 3D-Drucker noch sehr hoch, wenn er sich für den Bau von Gebäuden eignen soll.
Nicht zuletzt müssen auch die rechtlichen und regulatorischen Rahmenbedingen beachtet werden. Noch gibt es keine entsprechende Standards und Normen, die den 3D-Druck im Bauwesen regulieren. Noch gibt es solche Gebäude nicht von der „Stange“, bislang handelt es sich eher um Pilotprojekte wie beim ersten 3D-Haus in Deutschland, das 2021 in Beckum eingeweiht wurde.
Welche Bauteile lassen sich mit 3D-Druck herstellen?
Wie bereits geschrieben, lassen sich mit 3D-Druck ganze Gebäude herstellen, hierzu braucht es jedoch entsprechend große Drucker. So ist es manchmal wirtschaftlicher, nur einzelne Bauteile herzustellen, das können zum Beispiel sein:
Wände und Fassaden: 3D-Drucker können Wände und Fassaden aus verschiedenen Materialien wie Beton, Zement und Kunststoff herstellen. Das funktioniert in verschiedenen Formen und Größen und bietet ein hohes Maß an Individualisierung und Designfreiheit.
Säulen und Balken: Mit 3D-Druck können auch Säulen und Balken hergestellt werden, die eine tragende Rolle in vielen Gebäuden übernehmen. Im konventionellen Hausbau werden diese zum Beispiel aus Holz oder Stahlbeton gefertigt.
Treppen: 3D-Druck kann auch für die Herstellung von Treppen verwendet werden. Die Schichten können in verschiedenen Formen und Größen gedruckt werden, um einzigartige und kreative Treppen-Designs zu erstellen.
Möbel: 3D-Druck kann auch für die Herstellung von Möbeln und Einrichtungsgegenständen verwendet werden. Hier sind der Kreativität kaum Grenzen gesetzt, da 3D-Druck die Herstellung von einzigartigen und individuellen Designs ermöglicht.
Gehen wir weg vom Hausbau, sind Brücken aus additiver Fertigung sicherlich mit das Beeindruckendste, was im Bauwesen in Sachen 3D-Druck möglich ist. So wurden zum Beispiel bereits Fußgängerbrücken gedruckt, die 60 Prozent weniger Material als konventionell hergestellte Brücken benötigten. Dafür kann zum Beispiel Beton verwendet werden, in Amsterdam gibt es aber auch eine 3D-gedruckte Metallbrücke.
Wie lässt sich die Qualität der mit 3D-Druck hergestellten Bauwerke sicherstellen?
Das eine oder andere haben wir bereits zu diesem Thema geschrieben, hier noch einmal kurz und kompakt:
Es ist sicherzustellen, dass die verwendeten Materialien die Anforderungen hinsichtlich Festigkeit, Haltbarkeit und Brandschutz erfüllen.
Software und Hardware sind sorgfältig zu kalibrieren, um eine hohe Präzision und Konsistenz bei der Herstellung sicherzustellen.
Nach dem Druckprozess müssen die gedruckten Objekte sorgfältig überprüft werden, um sicherzustellen, dass sie den erforderlichen Qualitätsstandards entsprechen.
Die 3D-Drucker müssen regelmäßig gewartet, so dass sie jederzeit im einwandfreien Zustand sind und qualitativ hochwertige Produkte produzieren können.
Wie sind die Zukunftsaussichten für 3D-Druck im Bauwesen?
Noch steckt 3D-Druck im Bauwesen noch in den Kinderschuhen, in anderen Bereichen der Industrie sind die Entwicklungen bereits weiter fortgeschritten. Was sicherlich auch daran liegt, dass es dort meist um kleinteiligere Produkte handelt, die hergestellt werden. Experten gehen jedoch davon aus, dass sich das bald verändern wird.
Einer der größten Vorteile des 3D-Drucks im Bauwesen ist die Möglichkeit, maßgeschneiderte, komplexe Strukturen mit hoher Präzision und Effizienz herzustellen. Dies kann zu erheblichen Einsparungen bei den Baukosten führen und den Zeitrahmen für den Bau von Gebäuden und Infrastruktur verkürzen.
Ein weiterer Vorteil des 3D-Drucks im Bauwesen ist die Möglichkeit, nachhaltige und umweltfreundliche Materialien zu verwenden, die den CO2-Fußabdruck von Gebäuden reduzieren können. Dies ist ein wichtiger Faktor in einer Zeit, in der die Notwendigkeit, den Klimawandel zu bekämpfen, immer dringlicher wird. Dazu sind jedoch weitere Materialentwicklungen notwendig, Beton ist in diesem Zusammenhang nicht unbedingt als Vorbild zu nehmen, entstehen bei der Herstellung von Zement doch sehr viele umweltschädliche Klimagase
Die Auswirkungen des 3D-Drucks auf die Bauindustrie werden jedoch nicht nur auf die Herstellung von Gebäuden beschränkt sein. Der 3D-Druck könnte auch eine Revolution in der Art und Weise bringen, wie Ersatzteile und Werkzeuge hergestellt werden, die in der Bauindustrie benötigt werden. Die Möglichkeit, maßgeschneiderte Teile in kürzerer Zeit und zu einem geringeren Preis herzustellen, könnte erhebliche Auswirkungen auf die Wartung und Reparatur von Gebäuden und Infrastruktur haben.
Es gibt jedoch auch einige Herausforderungen, die bewältigt werden müssen, um den 3D-Druck im Bauwesen weiter zu fördern, wie zum Beispiel die Entwicklung von Standards und Vorschriften, um die Sicherheit und Qualität von gedruckten Strukturen zu gewährleisten.
Nach einem Bauingenieurstudium und einer Ausbildung zum Online-Redakteur folgten 10 Jahre als bautechnischer Redakteur bei einer Internet-Agentur. Dort hat er zum Beispiel ein Baulexikon mit über 15.000 Begriffen aufgebaut, das zeitweise auch von OBI genutzt wurde. Eine Auskopplung davon mit speziellen Begriffen rund um den Fertighausbau ist noch auf fertighaus.de zu finden.
Es folgten 10 Jahre als Webtexter beim wohl größten Bad-Onlinshop Deutschlands. Dort war er dafür zuständig, dass die Seite für alle Begriffe rund ums Badezimmer (und Leuchten) gut bei Google rankt. Außerdem war er dort verantwortlicher Redakteur für das Magazin.
Aktuell arbeitet er als Content-Manager beim VDI Verlag. Dort kümmert er sich um all die technischen Themen, die Ingenieure interessiert.
Seit 2012 betreibt er bauredakteur.de und schreibt hier über Themen rund um Bauen, Wohnen, Einrichten und Garten.
