Baust du noch oder druckst du schon – Häuser aus dem Drucker

Vom Beton bis zum fertigen Haus aus dem 3D-Drucker. Wie der 3D-Druck den Bausektor revolutioniert.

Der heutigen Kreativität sind durch modernste Technologien im 3D-Druck keine Grenzen gesetzt. Während sich die Anfänge im 3D-Druck primär auf das konventionelle Filament für den privaten Einsatzzweck beschränkt haben, sind heute Skulpturen aus Schokolade oder vegetarische Köttbullar aus dem Drucker keine Fiktion mehr. Daher ist es kaum verwunderlich, dass der 3D-Drucker aus vielen Bereichen nicht mehr wegzudenken ist. Die Vorteile liegen auch auf der Hand: Angefangen bei der Freiheit in Form, Farbe und Materialauswahl von Baustoffen, bis hin zur Möglichkeit, völlig neue Strukturen umzusetzen. Diese Vorteile revolutionieren nicht nur den klassischen Markt, sondern auch Sektoren, die es nicht vermuten lassen, wie zum Beispiel das Baugewerbe.

Der 3D-Druck ist dabei kein Novum im Bausektor. Als eines der innovativsten Bauprojekte in Europa eröffnete im Februar 2020 das DFAB House in Dübendorf. Das Haus wurde nicht nur digital geplant, sondern auch weitestgehend digital gebaut. Die verwendeten Bautechnologien wurden von Forschern der ETH Zürich entwickelt. Zum Einsatz kamen unter anderem 3D-Druck-Roboter. Mit dem Mesh Mould Verfahren (zu deutsch Schalungsverfahren) wurde mit Hilfe eines Roboters eine tragende Wand im Gebäude direkt auf der Baustelle errichtet.

Doch das DFAB House in Dübendorf ist nicht das erste Bauprojekt, das mit Hilfe von einem 3D-Drucker umgesetzt wurde. Seit 2014 werden bereits weltweit kleinere Bauprojekte mit der Drucktechnologie gebaut, ab 2017 auch erstmals in Europa. Auch wenn die Objekte, die mit der neuen Technologie gedruckt wurden, sich in Grenzen halten, ist ein klarer Trend erkennbar. Immer mehr Unternehmen und Forscher haben sich zum Ziel gemacht, den 3D-Druck im Bausektor voranzutreiben. So konnte beispielsweise eine Studie aus 2021 die Vorteile aus ökonomischer und ökologischer Sicht festhalten: Nicht nur bieten Häuser, die mit einem automatisierten und additiven Fertigungsverfahren umgesetzt wurden, einen grüneren Fussabdruck, sondern konnten sich auch aus wirtschaftlicher Perspektive als valide Option mit einer deutlichen Kostenreduktion manifestieren. Die Kosteneinsparungen sind nicht zuletzt auf die Einsparungen bei den personellen Ressourcen zurückzuführen. Dies spielt den Beteiligten sogar in die Karten. In den letzten Jahren ist ein verstärkter Fachkräftemangel zu verzeichnen, der durch die neue Konstruktionsweise entkräftet werden kann. Es ist nach Waldemar Korte, Architekt des ersten Einfamilienhauses Deutschlands aus dem 3D-Drucker, auch ein Verschiebung der notwendigen Fähigkeiten bei den Fachkräfte auf dem Bau zu verzeichnen:

 „Es entsteht natürlich ein Berufsfeld eines Bauarbeiters, der aber viel technikaffiner sein muss. Das spricht sicherlich die Jugend mehr an, wenn mehr Digitalisierung im Spiel ist.“ – Waldemar Korte

Doch auch im ökologischen Vergleich zur traditionellen Bauweise, kann das 3D-gedruckte Haus punkten. Der 3D-Druck lässt nicht nur die Möglichkeit von neuen Formen zu, sondern auch zu einer nachhaltigen Bauweise.

Wie passen das Drucken von Häusern und Nachhaltigkeit zusammen?

Durch hohle Wände werden nicht nur Ressourcen eingespart. Der Hohlraum kann mit Rohstoffresten oder Bauabfällen gefüllt werden, um als Isolierung zu dienen, die sonst nicht verwertet werden. Gleichzeitig können individuelle Planungen für Schächte und Kanäle für Lüftung, Wasser und Strom direkt während dem Druckvorgang eingebaut werden. Das spart nicht nur Zeit, um nachträglich die benötigten Schächte und Kanäle einzubauen, sondern reduziert ebenfalls den Abfall.

Auch andere Unternehmen haben es sich zur Aufgabe gemacht, die 3D-Technologie für nachhaltige Zwecke im Bausegment zu nutzen. So ist beispielsweise Azure Printed Homes mit Sitz in San Francisco bestrebt, aus recyceltem Kunststoff moderne Gartenhäuser und -studios zu drucken, wodurch sie sich eine deutlich schnellere Fertigung und eine Kostensenkung von 30% bei der Konstruktion versprechen. Jedoch leistet Azure Printed Homes auch Pionierarbeit, indem sie bei der Fertigung der 3D-gedruckten Gartenhäuser auf eine deutliche Reduktion der Kohlenstoffemissionen abzielen und einen zukunftsorientierten Schritt Richtung Nachhaltigkeit im Bausektor gehen, der immerhin für 20% des CO2-Ausstoss verantwortlich ist.

Wie funktioniert das Drucken von Häusern?

Analog zu einem konventionellen 3D-Drucker, wird das spezielle Betongemisch Schicht für Schicht an den Bestimmungsort gepresst. Hierbei wird der Drucker an einem Gerüst befestigt und erinnert an einen kleinen Kran. Das Betongemisch selbst wird erst erhitzt und anschliessend durch die Spritzdüse millimetergenau, mit langsamen Drehbewegungen gedruckt. Das Resultat sind Wände mit charakteristischen Schichten, die im gesamten Haus erkennbar sind. Innerhalb von fünf Minuten können die Drucker einen Quadratmeter Wand drucken, die nach dem 24-stündigen Aushärten bereits einsatzbereit sind. Im Unterschied zur traditionellen Bauweise, bei der die hergestellten Module einzeln transportiert und vor Ort zusammengesetzt werden müssen, sind die Wände aus dem 3D-Drucker aus einem Guss und müssen nicht aufwändig über Stahlträger und -gitter zusammengefügt werden.