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Donnerstag, 19. Oktober 2017, Ausgabe Nr. 42

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Bau

Haus wird bis zu 30 % billiger

Von Patrick Schroeder | 12. Oktober 2017 | Ausgabe 41

Verschiedene Verfahren versprechen kostengünstige Bauten.

BU TU Dresden
Foto: TU Dresden

„ConPrint3D“ heißt ein Konzept der TU Dresden. Demnach soll eine Betonpumpe 5 mm starke Schichten eines Spezialmaterials passgenau ablegen. Eine Etage eines Einfamilienhauses sei in zehn Stunden realisierbar.

Wände eines Hauses lassen sich auf vielen Wegen hochziehen: Mauern, Betonguss oder die Montage vorgefertigter Betonbauteile. Sie alle haben Nachteile: Mauern ist zeit- und personalintensiv, Gießen in Schalungen verschwendet Rohstoffe, etwa Holz oder Kunststoffe. Und Betonbauteile, in Werkshallen vorgefertigt, verursachen Transport- und Montagekosten. Was also tun, um Einfamilienhäuser günstiger zu bauen? Es gibt ein Verfahren, das in nahezu allen Industriebereichen Einzug gehalten hat und langsam auch in der Baubranche ankommt: die additive Fertigung. Sie verspricht mit den Defiziten klassischer Bauverfahren aufzuräumen.

Zu den Pionieren des 3-D-Drucks auf der Baustelle zählt die Technische Universität Dresden. Dort treiben Forscher seit 2014 ein Projekt namens CONPrint3D voran. Herzstück ist eine modifizierte Autobetonpumpe mit einem Druckkopf an der Mastspitze, aus dem flüssiger Spezialbeton fließt. Es entstehen 5 mm dicke Schichten, die schnell erstarren und eine stützende Schalung überflüssig machen – entsprechend weniger Bauschutt fällt an. Indem der computergesteuerte Auslegemast den Druckkopf entlang der Pfade eines digitalen Gebäudeplans bewegt, entstehen Schicht für Schicht die Grundmauern – angeblich bis zu einer Höhe von fünf Etagen. Die Forscher gehen davon aus, dass sich ein durchschnittliches Einfamilienhausgeschoss in nur zehn Stunden ausdrucken ließe. Zum Vergleich: Drei Maurer benötigen dafür rund sechs Tage. Dadurch ergäbe sich ein Kosteneinsparungspotenzial von circa 30 %. Schon in einigen Jahren soll die Technologie marktreif sein. Für die nötigen Gelder sorgen das Bundesumweltministerium und das Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR).

Das additive Fertigungsverfahren aus Dresden eröffnet Architekten neue Möglichkeiten der Gebäudegestaltung. Bislang sind runde und geschwungene Bauformen mit konventionellen Bauverfahren nur mithilfe komplexer Schalungen zu realisieren, die mit komplexer und teurer Gerüstarbeit einhergehen. Die mobile Autobetonpumpe kann ungewöhnliche Bauformen hingegen problemlos nachfahren, der Fantasie der Baukünstler sind daher kaum Grenzen gesetzt. Gestalter werden zudem nicht auf Beton festgelegt sein. Die Forscher aus Dresden entwickeln einen Schaumbeton mit einem Luftgehalt von 20 %. Ein Kubikmeter dieses Materials soll nur 800 kg wiegen. Zum Vergleich: Ein Kubikmeter Beton wiegt zwischen 2200 kg und 2600 kg. Der neue Leichtwerkstoff könnte den Gestaltungsspielraum der Architekten weiter vergrößern.

Foto: Apis Cor

Der Drucker von Apis Cor wiegt 2 t, baut maximal 3 m hoch und überspannt eine Fläche von bis zu 132 m2. Angeblich ist er von zwei Personen in nur 30 min aufgebaut.

Es gibt Konkurrenz zur Technologie aus Dresden. Sie hört auf den Namen Apis Cor. Das gleichnamige Unternehmen mit Sitz in Moskau, San Francisco und Irkutsk hat bewiesen: Man kann für ganz kleines Geld ein Haus bauen. Für 10 134 $ bauen die Entwickler ein Haus aus Beton inklusive Isolierung, Fenster, Türen, Boden und Außenanstrich. Möglich macht das ein 2 t schwerer 3-D-Printer, der sich auf einer Bauplattform vollflexibel um 360 Grad dreht und mit einem Ausleger um sich herum Außen- und Zwischenwände aus Spezialbeton aufbaut.

Foto: Apis Cor

(H)ausgedruckt: 37 m2 Wohnfläche bietet das fertige Objekt von Apis Cor. Kosten soll es gut 10 000 $.

Da die Betonwände hohl sind, kommen schlangenlinienförmige Querverbindungen und Verstärkungen aus Fiberglas zum Einsatz. Nach dem Druck, der nur 24 h dauert, gilt es nur noch, die Hohlräume mit Dämmmaterial zu füllen und Fenster und Türen einzusetzen. Dann hebt ein Kran den 3-D-Drucker aus dem Haus und das Dach kommt drauf. Et voilà: An nur einem Tag entsteht ein 37 m2 großes Haus.

Foto: Controur Crafting Corporation

Der Drucker von Contour Crafting besteht aus einem Portalkran auf Schienen. 2018 soll er serienreif sein. Der Hersteller verspricht 50 % Zeitersparnis im Rohbau.

3-D-Druck in der Baubranche ist in den USA mit einem weiteren Namen verknüpft: Behrokh Khoshnevis. Der Professor an der University of Southern California hat ein Druckverfahren namens Contour Crafting entwickelt. Dabei handelt es sich um einen Portalroboter, der auf zwei Schienen vor und zurückfährt. Auf dem rund 6 m hohen Querbalken fährt ein Druckkopf nach rechts und links, ein rohrartiger Ausleger bewegt sich nach unten. Ähnlich wie beim 3-D-Drucker aus Dresden folgt der Druckkopf den Pfaden des digitalen Bauplans. Der Unterschied: Es entstehen keine massiven Wände, sondern ein Rahmen aus schnell härtendem Spezialbeton. Ähnlich wie eine klassische Schalung füllt der Portalroboter diesen Rahmen anschließend mit normalem Beton. Und es gibt noch einen Unterschied zur Entwicklung aus Dresden. „Sehr bald haben wir den ersten serienfertigen Roboter-3-D-Konstruktionsdrucker“, sagt Behrok Khoshnevis, Präsident von Contour Crafting. Schon Anfang 2018 gehen die ersten Exemplare an Baufirmen. Die Bauroboter lassen sich dank Leichtbauweise bequem mit einem Lkw transportieren. Somit könnten die 3-D-Drucker auch in Katastrophengebieten zum Einsatz kommen, wenn es besonders schnell Notbehausungen zu bauen gilt. Laut Contour Crafting könnten Obdachlose schon nach zwei bis fünf Tagen einziehen.

In den USA etabliert sich der 3-D-Druck, die Vereinigten Arabischen Emirate (VAE) sind vom Potenzial längst überzeugt. Muhammad bin Raschid Al Maktum, Herrscher des Emirats Dubai und Premierminister der VAE, hat das Programm „Dubai 3D Printing Strategy“ ins Leben gerufen. Bis 2025 soll jedes neue Gebäude in Dubai zu 25 % 3-D-gedruckt sein. Das reduziert die Produktionszeit angeblich um bis zu 70 %, die Arbeitskosten sinken um bis zu 80 %, zudem fällt bis zu 60 % weniger Bauschutt an. In China sind bereits mehrere einfache Häuser, eine Villa und ein sechsgeschossiges Gebäude im 3-D-Druck entstanden. Wird die deutsche Baubranche nachziehen können? 

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