3D-Druck im Baugewerbe

Vermehrte Anwendung von 3D-Druckverfahren im Baugewerbe

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Illustration von Jonny Ruzzo

Zucken auch Sie beim Anblick verschwendeten Holzes zusammen, nachdem sich die Preise im letzten Jahr verdreifacht haben? Fragen Sie sich, wie Sie Ihre Fristen einhalten sollen, wenn Ihnen nicht genügend Mitarbeiter zur Verfügung stehen?

Vielleicht ist es an der Zeit, sich mit 3D-Druck zu befassen.

Bei dem formell als „additive Fertigung“ bezeichneten 3D-Druck handelt es sich um eine Reihe von Technologien, die Objekte durch das Auftragen von Materialteilen zu einem Ganzen zusammenfügen. Der 3D-Druck wird traditionellerweise mit Hobbytüftlern und Bastlern in Verbindung gebracht, doch die Funktionalitäten des modernen 3D-Drucks gehen weit über simple Tüfteleien hinaus.

Moderne Drucker können komplexeste Formen erstellen – so lassen sich selbst Raketentriebwerksteile mit der leistungsstarken Technologie „drucken“. Solche Formen wären mit den subtraktiven und additiven Methoden des traditionellen Baugewerbes kaum oder gar nicht umsetzbar. Schon länger experimentieren Architekten und Bauherren mit 3D-Druck-Verfahren. Heute ist es bereits möglich, ganze Häuser mit 3D-Druck herzustellen.

„Hierbei handelt es sich um einen synthetischen 3D-Stein, der unter Lichteinstrahlung aushärtet,“ erklärt Sam Ruben, Chief Sustainability Officer und Mitgründer von Mighty Buildings. Sein Unternehmen setzt riesige 3D-Drucker ein, um eine moderne Art von Plattenhäusern zu erstellen, die an verschiedenen Standorten in Kaliforniern aufgebaut werden.

„Bei unserem aktuellen 3D-Bauteil handelt es sich um eine leere Wabe, in welche die Dämmung mit einem Dämmwert von bis zu R27 eingegossen wird“, erklärt Ruben. Er führt weiter aus, dass das Material bei nur einem Viertel des Gewichts die vierfache Dämmleistung von Beton aufweist. Nach seinen Angaben hat ein faserverstärkter Balken seines Unternehmens die 20-fache Zugfestigkeit, die gleiche bis doppelte Druckfestigkeit und ein Viertel des Gewichts eines herkömmlichen Stahlbetonträgers.

Unterschiedliche Ansätze

Andere Unternehmen verwenden andere 3D-Ansätze. So setzt Apis Cor beispielsweise Roboterarme zur Verteilung von Mörtel ein. Mit diesem Verfahren konstruierte Apis Cor vor kurzem ein 9,5 Meter hohes Gebäude in Dubai. Zudem kann das Unternehmen in 24 Stunden ein Haus für einen Kostenaufwand von nur 10.134 US-Dollar drucken.

„Architekten und Bauherren auf der ganzen Welt sehen sich seit Jahren mit einem großen Problem konfrontiert: Der Auswertung von Bauplänen,“ so Jason Van Nest, ein in New York City zugelassener Architekt und Dozent an der NYIT School of Architecture and Design. „Das 400 Jahre alte Verfahren, bei dem ein 3D-Design auf Papier gebracht und dann einem Bauherren überreicht wird, ist ein Schritt, der vielen Architekten nicht gefällt.“


WEITERE INFORMATIONEN ZUR EINFÜHRUNG VON TECHNOLOGIEN:


Menschliche Fehler können zu Materialverschwendung führen und Ergebnisse nach sich ziehen, die den Plänen des Architekten nicht gerecht werden. Durch den Einsatz von 3D-Druck-Verfahren und 3D-Computermodellen könnten solche Probleme künftig beseitigt werden. „Durch die Automatisierung der Arbeitsabläufe werden Fehler und Budgetüberschreitungen deutlich reduziert,“ so Van Nest.

„Mithilfe des 3D-Drucks können wir ohne höheren Kostenaufwand strengere Toleranzbereiche einrichten,“ erklärt Van Nest. „So können wir mit großer Genauigkeit und Zuverlässigkeit Schränke in die Zwischenräume von tragenden Wänden einbauen. Die 3D-Drucktechnologie ist für unsere Branche hochattraktiv: Angefangen bei der Möglichkeit, aus unseren Computermodellen echte Designs zu erstellen bis hin zur hohen Verlässlichkeit dieser Technologie, bietet sie unzählige Vorteile und Einsatzmöglichkeiten.“

Vielfältige Einsatzmöglichkeiten im Baugewerbe

Additive Fertigungsverfahren finden auf dem Bau und in der Planung vielseitige Anwendungsmöglichkeiten. So setzt Forte Specialty Contractors 3D-Design- und 3D-Druckverfahren beispielsweise auf seine ganz eigene Art und Weise ein: In der Planungsphase erstellt das Unternehmen ein 3D-Computermodell und druckt dann 3D-Druckmodelle im Viertelmaßstab besonders komplexer Bereiche aus – „beispielsweise ein Innen- und ein Außenmodul, die wir dann zu einem Modell zusammensetzen“, so CEO Scott Acton. „Standardverfahren gehen uns auch ohne die Technologie leicht von der Hand. Bei anderen Projekten setzen wir jedoch 3D-Druck ein, um zu gewährleisten, dass auf der Baustelle keine bösen Überraschungen auftreten, die unsere Arbeit ausbremsen.“

Sobald das Design feststeht, pressen die Maschinen das Blech in die entsprechenden Aussparungen. „So können wir fünfstöckige Mehrfamilienhäuser ohne Stahlkonstruktion direkt aus der Maschine heraus konstruieren“, erklärt Acton. „Dazu kommt: Das Material ist nicht entflammbar. Dieses Verfahren hat den Zeitplan für solche Projekte um ein Jahr verkürzt.“

Architekten und Bauherren können den 3D-Druck zunächst auch erst für einzelne Bauteile nutzen und so im Laufe der Zeit auf umfangreichere Anwendungen hinarbeiten.

Aline Architecture Concepts in Scottsdale, Arizona, verwendet recycelten Kunststoff zur Herstellung von Wandfliesen. „Die Herstellung einer Fliese im Format 15 cm x 15 cm oder 30 cm x 30 cm dauert nur wenige Minuten,“ so Leiter Brian Laubenthal. „Derzeit arbeiten wir an einer Brauerei in Phoenix. Mit unseren Fliesen erstellen wir hier eine Zierwand – ein Testprojekt.“

Aline wird das Ergebnis des Projekts abwarten und dann gegebenenfalls Änderungen an dem Verfahren vornehmen. Wir sehen: Der 3D-Druck könnte in Zukunft auch Pflastersteine für Terrassen oder Fertigelemente für die Anbringung an Außenwänden hervorbringen.

„Wir sind sehr daran interessiert, Drucktechnologien einzusetzen. Dabei sind wir davon überzeugt, dass unsere Konstruktionszeichnungen irgendwann sowieso an eine Produktionsstätte übermittelt werden, die sie einspeist und umsetzt – egal, ob dabei 3D-Druck oder Programme wie dieses zum Einsatz kommen“, so Laubenthal. „Fakt ist: Das gesamte Verfahren wird besser aufeinander abgestimmt sein und nahezu nahtlos ablaufen.“

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