Inhalt:
Thema 2
Auszug aus
Anwendungsmöglichkeiten des 3D-Betondrucks im Bauwesen
Autor Georg Grasser
Ein Haus aus dem 3D-Drucker
… Im Kontext „Haus aus dem 3D-Drucker” wird überwiegend auf eine Vorortproduktion referenziert. Aktuell wird für dieses Verfahren meist ein Drei-Achsen-Portalsystem verwendet, das ebenfalls für die kleinen Modellbau-Drucker angewandt wird, nur wesentlich größer. Der mögliche Bauraum wird hierbei durch die Dimension des Robotersystems bestimmt. Nach dessen Aufbau auf der Baustelle werden tatsächlich Hausgrundrisse Schicht (Layer) für Schicht aufgebaut. Dementsprechend ist jeder einzelne Layer relativ lang und wird meist mit einem von Grund auf steiferen Beton umgesetzt.
Beim Ansatz der Fertigteilproduktion werden meistens Industrieroboter verwendet, die zwar einen beschränkten Bauraum bieten, gleichzeitig aber sehr flexibel und präzise sind. In der Regel verfügt ein Industrieroboter über sechs Freiheitsgrade (Achsen) und kann deshalb nicht nur vertikal von oben Material extrudieren, sondern auch in schiefen Ebenen arbeiten. Die Präzision erlaubt das Arbeiten mit geringeren Schichthöhen und -breiten und kann so eine gleichmäßige Oberfläche sowie formtreue Bauteile gewährleisten. Durch den kleineren Bauraum wird oft mit Zwei-Komponenten-Materialien gearbeitet. Das bedeutet, der Beton wird mit einem Beschleuniger bei der Aushärtung unterstützt. Prinzipiell kann auch mit kleineren Toleranzen gearbeitet werden, was Potenziale in der Zusammenarbeit mit anderen Gewerken birgt. …
Noch gibt es keine technischen Richtlinien und Normen für den 3D-Druck
Für den 3D-Betondruck im Hochbau braucht es jedoch noch viel Forschung, da es zur Umsetzung eine Vielzahl von Akteuren benötigt. Da 3D-Betondruck eine grundlegend neue Herstellungsmethode ist, gibt es für Planer und Ausführende kein Wissen zu Langzeiterfahrung. Auch die Normierung fehlt noch gänzlich. Die normativen Vorgaben des Hochbaus sind hierzulande meist schwierig oder nicht anwendbar, was wiederum einen finanziellen Aufwand durch experimentelle Nachweise bedeutet. Andere Länder, wie die Niederlande oder die USA, scheinen mit dem Thema weniger konservativ umzugehen und es besteht ein allgemeines Interesse der Behörden und der Wirtschaft in diese Technologie zu investieren. Ebenso könnte 3D-Betondruck neue Denkansätze in der Bautechnik anstoßen. Betonbauteile verfügen üblicherweise über konventionelle Stahlbewehrung, um Zugkräfte aufzunehmen und so könnte eine Optimierung der Geometrie zu einer Lastbeanspruchung vornehmlich durch Druckkräfte führen, was dann auch in Materialeinsparung resultieren könnte. Oft fallen diese Ansätze dann jedoch einem erhöhten Schalungsaufwand zum Opfer. Hier könnte die 3D-Drucktechnik in Zukunft jedenfalls einen wichtigen Beitrag leisten und historische Prinzipien aus druckbeanspruchten Konstruktionen könnten zu relevanten Referenzen für Hoch- und Tiefbauanwendungen werden. In Kombination mit dem 3D-Druckverfahren würde eine aufwendige Schalung gänzlich wegfallen und das Material punktuell dort, wo es benötigt wird, noch präziser platziert werden. Es fällt somit kostenintensive Arbeit weg, es wird dadurch weniger Material verwendet und Ressourcen werden geschont. ...
Den gesamten Beitrag finden Sie in OIB aktuell, 1.2021