Gebäude, die eine Maschine automatisch ausdruckt? Das ist keine Utopie mehr, wie ein erstes Projekt des Bauunternehmens Züblin und des Betonpumpenherstellers Putzmeister in Stuttgart zeigt. Innovative Häuslebauer dürfen jedenfalls aufhorchen.
Ein ganz neues Design für Beton? Wer auf das 60 Quadratmeter große und vier Meter hohe Lagergebäude im Hof des Stuttgarter Baukonzerns Strabag in Stuttgart-Weilimdorf blickt, dem fällt ein ungewöhnliches Streifenmuster auf. Nicht Stein auf Stein, sondern Schicht um Schicht ist hier von einem so genannten 3-D-Betondrucker übereinander gefügt worden. Weil die 25 Zentimeter breiten und 5,5 Zentimeter hohen Betonstränge mit gewissen Toleranzen aufgetragen wurden, ist ein markantes Muster entstanden. Die Streifen verraten den Roboter.
Manche finden das Muster cool
„Wenn die Technologie sich weiterentwickelt, wird das noch exakter gehen“, sagt Robin Degen, Projektleiter 3-D-Druck, bei Putzmeister aus Aichtal, nach eigenen Angaben Weltmarktführer bei mobilen Betonpumpen. „Wir bekommen aber immer wieder die Rückmeldung, dass genau das doch interessant aussehe.“
Wen die Druckspuren stören, der kann sie unter Putz verschwinden lassen. Aber es sei nur eine Frage der Zeit, bis die neue Technologie auch glatte Wände schaffe, sagt Alexander Kuhn, Bereichsleiter Technologie bei dem zum Strabag-Konzern gehörenden Stuttgarter Bauunternehmen Züblin, das mit Putzmeister kooperiert – und den für das Verfahren geeigneten, CO2-armen Beton entwickelt hat.
Riesiges Marktpotenzial
Im 3-D-Druck auf dem Bau sehen beide Firmen das Potenzial für einen sich in den kommenden Jahren rasant entwickelnden Markt. Das 3-D-Druckverfahren, bei dem Objekte mithilfe digitaler Daten automatisch hergestellt werden, hat in der Industrie und im privaten Bereich schon seit den neunziger Jahren des vergangenen Jahrhunderts Einzug gehalten. Beim Bau erreicht es nun eine neue Dimension.
Erster mobiler 3D-Betondrucker
Bisher sind, etwa bei einem Gewerbegebäude in Heidelberg, stationäre Maschinen zum Einsatz gekommen. Doch neben dem Gebäude in Weilimdorf steht ein wie eine konventionelle Betonpumpe aussehender Lastwagen. Hinten wird der flüssige Beton vom Mischer in einen Trichter gekippt und dann durch ein Rohr bis an die Spitze des bis zu 25 Meter ausfahrbaren Arms gepumpt. Von dort tragen ihn präzise zu steuernde Düsen dann schichtweise auf. Doch im Detail ist dann doch einiges anders. Die Rohre am LKW sind dünner als bei konventionellen Betonpumpen. Und an der Spitze des ausfahrbaren Arms ist ein Roboter, der das Material auch präziser aufträgt als bisher.
Digitalisierung macht den Betondruck erst möglich
Die Hürden für die Technologie sind nicht mehr hoch. So wie der auf das Druckverfahren abgestimmte Normalbeton mit einer konventionellen Zusammensetzung in jedem Betonwerk abgemischt werden kann, sind auch die Daten für den Druckvorgang bald kein Problem mehr.
Zurzeit wird die Digitalisierung beim Planen und Bauen – von den Behörden bis zu den Unternehmen – massiv vorangetrieben. In Baden-Württemberg wird beispielsweise vom kommenden Jahr an der digitale Bauantrag verpflichtend. „Wenn die Betonpumpe vor Ort ist, benötigt diese nur noch wenige Vermessungspunkte“, sagt der Putzmeister-Experte. Dann läuft der digital gesteuerte Bauprozess automatisch. Der Mensch muss den ganzen Vorgang nur noch überwachen.
Wände sind möglich – Decken noch nicht
Wobei es ein solcher 3-D-Drucker in Lastwagengröße noch keine kompletten Gebäude erstellen kann. Die Technologie wird zurzeit nur beim Bau von Wänden eingesetzt. Überall etwa, wo beispielsweise für Decken eine Stahlarmierung nötig ist, taugt das Verfahren bisher nicht. Auch wenn das in der weiteren Entwicklung denkbar ist.
„Das Einsparpotenzial liegt vor allem beim Personalaufwand. Gerade mit Blick auf den Fachkräftemangel ist das ein wichtiger Aspekt für die Bauindustrie“, sagt Kuhn. Wenn bisher zwei ausgebildete Maurer eineinhalb Stunden brauchten um einen Kubikmeter Mauerwerk herzustellen, kann dies künftig voraussichtlich ein Spezialist für die Bedienung der automatisierten 3D-Betonpumpe zusammen mit ein bis zwei Hilfsarbeitern in einer Viertelstunde schaffen. Die Technologie sei im übrigen im Vergleich zu bisherigen Betonpumpen sehr geräuscharm, sagt der Putzmeister-Experte. Der Antrieb ist elektrisch.
Noch braucht es Einzelgenehmigungen
Noch müssen mit 3-D-Druck zu erstellende Gebäude, von der Bauaufsicht im Regierungspräsidium individuell genehmigt werden. Doch hier seien viele Abläufe bereits Routine, sagt Kuhn. Und die entsprechenden Baunormen seien schon intensiv in Arbeit.
Binnen weniger Jahre, so Kuhns Prognose, werde der 3D-Betondruck beim Bauen von Geschosswohnungen in Massivbauweise weit verbreitet sein: „Das wird kein Jahrzehnt mehr dauern.“ Gerade für vier- bis fünfstöckige Wohngebäude sei das Verfahren attraktiv. Dafür hat der Arm an der aktuell entwickelten Betonpumpe genügend Reichweite. Man suche schon nach einem konkreten Projekt, sagt Technologiechef Alexander Kuhn.
Auch innovative Häuslebauer könnten die Technologie in den Blick nehmen: „Die Technik lässt sich auf den Bau von Einfamilienhäusern oder Reihenhäusern übertragen.“ Kostenmäßig sei sie schon jetzt konkurrenzfähig. Züblin will das Drucken von Wänden zudem auch als Dienstleistung für andere Bauunternehmen anbieten.
Was ist 3D-Druck
Grundprinzip
3D-Druck heißt ein Verfahren, bei dem datengesteuert Schicht für Schicht aufgetragen wird und so dreidimensionale Gegenstände erzeugt werden. Entwickelt wurde die Technologie in den 1980er Jahren. Die auch als „additive Fertigung“ bezeichnete, sehr flexible Methode wurde seither auf vielfältige Materialien und Anwendungen übertragen.
Verfahren
3D-Druck funktioniert mit Pulver, flüssigen oder geschmolzenen Materialien, mit Metallen oder Kunststoffen – und also auch mit Beton. Im Gegensatz zur traditionellen, maschinellen Fertigung erlaubt die Methode, Objekte sehr variabel und individuell herzustellen. age