Auf dem Weg zu nachhaltigem und bezahlbarem Wohnen: Ist 3D-Druck die Zukunft oder die Gegenwart?

In den letzten Jahren stand die Baubranche vor beispiellosen Herausforderungen. Der Mangel an Fachkräften treibt die Arbeitskosten in die Höhe, es herrscht globaler Wohnungsmangel und die Auswirkungen des Klimawandels sind weltweit deutlicher denn je. Daher ist es zu einer obersten Priorität geworden, traditionelle Baumethoden in Frage zu stellen und die Grenzen der Innovation zu erweitern, was die Branche dazu zwingt, neue Technologien zu implementieren, wenn sie in das Zeitalter der digitalen Transformation einsteigt. Eine Innovation sieht jedoch besonders vielversprechend aus: der 3D-Konstruktionsdruck. Obwohl die Technologie relativ neu ist, wurde sie bereits in zahlreichen Bauwerken, Häusern und Mehrfamilienhäusern erfolgreich getestet und hat den Wohnungsbau, wie wir ihn kennen, grundlegend verändert. Daher könnte der 3D-Druck in naher Zukunft durchaus eine praktikable Alternative für effizientere, nachhaltigere und kostengünstigere Massenwohnungslösungen sein, sich positiv auf das Leben der Menschen auswirken und zu umweltfreundlicheren, gesünderen Städten beitragen.

Wie funktioniert also der 3D-Druck? Vereinfacht gesagt entstehen dreidimensionale Formen durch einen computergesteuerten Prozess ohne den Einsatz von Schalungen. Mit einer großen Druckmaschine wird Beton (oder andere Materialien wie Mörtel, Erde, Spezialpolymere oder recycelte und andere Kunststoffe) Schicht für Schicht extrudiert, um Wände, Fundamente, Säulen, Treppen und andere Bauelemente zu bilden. Da das System tragbar ist, eignet es sich für die vorgefertigte Produktion außerhalb des Standorts und für die Anwendung vor Ort, sodass ein häufiger Standortwechsel und eine häufige Kalibrierung nicht erforderlich sind. Sobald der Drucker zusammengebaut ist, arbeitet er entlang dreier Achsen auf einem gesicherten Metallrahmen und kann für eine Vielzahl von Anwendungen in jede Richtung konfiguriert werden.

Effizienz

Zweifellos bietet der Druckprozess ein erhebliches Potenzial zur Effizienz- und Produktivitätssteigerung. Es bietet nicht nur eine hohe Planungssicherheit von Anfang an, sondern erfordert auch einen geringen Koordinations- und Überwachungsaufwand. Mit Standardmaterialien wie Holz oder Ziegeln kann die Fertigstellung von Häusern Monate oder Jahre dauern. Doch mit einem 3D-Drucker verkürzt sich die Bauzeit drastisch. Laut Marco Vonk, Marketing Manager bei Saint Gobain Weber Beamix, „können Sie etwa 60 % der Zeit auf der Baustelle und 80 % der Arbeit einsparen.“ Das bedeutet, dass ein Haus innerhalb weniger Tage von Grund auf gebaut werden kann, was auch zu geringeren Kosten führt. Und im Gegensatz zum herkömmlichen Bauwesen, bei dem die Präzision durch menschliches Versagen oder die Bedingungen vor Ort begrenzt ist, ist das resultierende Gebäude eine exakte Kopie des digitalen Modells, genau wie das Drucken eines Bildes auf Papier. In diesem Sinne erfordert der automatisierte Prozess wenig Aufsicht und keine manuellen Eingaben, wodurch das Risiko von Konstruktionsfehlern und Verletzungen der Arbeiter verringert wird.

Nachhaltigkeit

Hohe Ressourcen- und Energieeffizienz ist oft ein Synonym für Nachhaltigkeit. Auch wenn es noch ein langer Weg ist, bis der 3D-Druck zu 100 % umweltfreundlich ist, bietet er sicherlich herausragende Umweltvorteile, insbesondere im Vergleich zu herkömmlichen Methoden. Neben dem Drucken von Hohlwänden, die von Natur aus weniger Material erfordern, verbraucht der Drucker genau die Menge, die erforderlich ist, um ein digitales Modell zum Leben zu erwecken, wodurch der Betonverbrauch letztendlich minimiert wird. Und da keine Installation oder Schalung vor Ort erforderlich ist, wird der Bauschutt, der normalerweise auf einer Mülldeponie landen würde, deutlich reduziert. Darüber hinaus können 3D-Drucker entwickelt werden, um Strukturen aus organischen, nachhaltigen und erneuerbaren Materialien herzustellen, beispielsweise runde Häuser aus Roherde, winzige Häuser aus Lehm oder Strukturen aus Bambusverbundwerkstoffen. Dadurch, dass gedruckte Gebäude weniger Materialien verwenden, weniger Abfall erzeugen, den Transportbedarf verringern und möglicherweise natürliche oder recycelte Materialien verwenden, können sie ihren CO2-Fußabdruck drastisch reduzieren.

Designflexibilität

Obwohl es sich um einen automatisierten Prozess handelt, bei dem dasselbe Modell wiederholt hergestellt werden kann, bietet der 3D-Druck eine hohe Designflexibilität. Da innerhalb des digitalen Modells problemlos Änderungen vorgenommen werden können und das System je nach Design konfiguriert werden kann, ist praktisch jede Oberfläche und Form möglich: geschwungene oder gerade Wände, glatte oder raue Oberflächen, flach oder abgewinkelt. Beispielsweise verfügen House Zero und Beckum House über doppelwandige, geschwungene Wände, die nicht nur strukturelle Effizienz bieten, sondern auch eine fließende Bewegung innerhalb der Häuser erzeugen. Auf diese Weise können Architekten selbst in einem äußerst produktiven Prozess kreative Möglichkeiten erkunden, um einzigartige, innovative und auffällige Gebäude zu schaffen.

Angesichts dieser zahlreichen Vorteile experimentiert das Materialunternehmen Saint Gobain Weber Beamix seit Beginn des Jahrhunderts mit 3D-Betondrucktechnologien. In Zusammenarbeit mit BAM haben sie die erste Betondruckfabrik in Europa eröffnet und Meilensteine ​​wie das weltweit erste gedruckte Gewerbewohnungsprojekt entwickelt. Bestehend aus fünf Häusern, die alle Komfort- und strengen Bauanforderungen erfüllen, zeigen gebaute und bewohnte Projekte wie diese das Potenzial des 3D-Baudrucks für erschwingliche Massenwohnungsprojekte.

Schätzungen zufolge leben 900 Millionen Menschen der Weltbevölkerung in Slums, während 330 Millionen städtische Haushalte keinen Zugang zu bezahlbarer, angemessener und sicherer Unterkunft haben. Da die Preise weiter steigen, wird diese Zahl voraussichtlich nur noch steigen. Daher hat der 3D-Baudruck – mit seiner Fähigkeit, qualitativ hochwertige, kostengünstige und umweltfreundlichere Gebäude in beispielloser Geschwindigkeit zu schaffen – das Potenzial, die aktuelle Wohnungsnot auf nachhaltigere Weise anzugehen. Da viele Häuser mit der gleichen Software, dem gleichen Modell und dem gleichen Material immer wieder zum Leben erweckt werden können, könnte dies auch eine praktikable Lösung für Notunterkünfte sein. Und offensichtlich bedeutet die Effizienz des Prozesses nicht unbedingt, dass Architekten Kompromisse bei Kreativität und Ästhetik eingehen müssen. Da der 3D-Druck eine hohe Designflexibilität ermöglicht, ist es einfach, ein Gleichgewicht zwischen Schönheit, Form und Funktion zu erreichen.

Die vielen erfolgreichen gedruckten Häuser weisen sicherlich in die richtige Richtung. Um sich jedoch wirklich eine Zukunft vorzustellen, in der der 3D-Druck zur Norm für den Massenwohnungsbau wird, müssen noch viele Herausforderungen bewältigt werden, um traditionelle Methoden zu ersetzen. Zum Beispiel die Anpassung der strengen Bauvorschriften der Länder, die Berücksichtigung von Gebieten mit hoher Bebauungsdichte, die angemessene Reaktion auf unterschiedliche Wetterbedingungen, die Verbesserung der Kreislauffähigkeit von Materialien nach dem Ende ihrer Lebensdauer für den Rückbau, die Reduzierung ihres CO2-Fußabdrucks und die noch erschwinglichere Gestaltung der Technologie, um den Zugang zu fördern in anfälligeren Sektoren. Alles beginnt jedoch damit, weiterhin in die Welt des Baudrucks zu investieren, zu erforschen und Innovationen voranzutreiben.

Schließlich ist der 3D-Druck nicht mehr wegzudenken, aber seine Geschichte wird noch geschrieben.