3D-Druck mit Beton

Die bereits seit Jahrzehnten bekannte Anwendung von Spritzbeton ist im Wesentlichen mit der Produktion von Kleinbauteilen mittels 3D-Druck direkt vergleichbar. »So gesehen ist diese Technik für die Bauindus­trie nichts Neues. Die Revolution hat in unserer Branche bereits mit der Entwicklung und Anwendung des Spritzbetons stattgefunden. Der 3D-Druck ist die innovative Verfeinerung, um auch größere Bauteile produzieren zu können«, erklärte Sebastian Spaun, Geschäftsführer der Vereinigung der Österreichischen Zementindustrie VÖZ.

Die Geheimnisse des 3D-Drucks sind die Zusammensetzung und die Verarbeit­barkeit des Mörtels. Auch dabei sind die Erfahrungswerte aus der Spritzbetontechnologie für die Umsetzung sehr hilfreich. Aktuelle Schwierigkeiten liegen laut Bernhard Nopp vom Bautechnischen Institut in Puchenau bei Linz vor allem bei der Oberflächenqualität großer Bauteile. 

Beim 3D-Druckverfahren wird das Objekt in mehrere Lagen unterteilt, einzeln gedruckt und danach zu einem homogenen Bauteil verbunden. So ist es eine wesentliche Herausforderung, die richtige Betonmischung zu finden. Diese braucht eine bestimmte Viskosität, um formbar zu bleiben, muss sich aber gleichzeitig auch relativ rasch festigen, um die nachfolgenden Lasten tragen zu können. »Im asiatischen Raum und den USA werden bereits Gebäude in der Größe eines Einfamilienhauses mittels 3D-Drucker produziert«, stellte Peter Weißmann, Baumit Beteiligungen GmbH, erste Versuche dazu vor. Es gebe allerdings noch eine Menge an Herausforderungen – wie etwa die Bauteil-Bewehrung oder die Glättung der Oberfläche – zu lösen, damit die Technologie einen endgültigen Durchbruch erfahren kann.

Günstiger bauen

Verglichen mit herkömmlichen Produktionsmethoden liegen die Vorteile des 3D-Drucks zur Herstellung von individuellen, komplexen Einzelbauteilen in der freien Formbarkeit. Dazu werden die Kosten vor allem wegen der dabei nicht benötigten Schalung reduziert. Peter Weißmann, Baumit Beteiligungen GmbH, präsentierte die Entwicklung eines 3D-Druckers mit einem Spritzkopf, der die geeignete Betonmischung verarbeitet. Dieser Spritzkopf wird entweder von einem Roboterarm oder einem Drahtgespann entlang von drei Achsen geführt.

Das produzierte Bauteil wird anhand eines bestehenden digitalen Designs erstellt. So schildert Weißmann den TeilnehmerInnen auch den langen Weg der Forschung, einerseits um die richtige Betonmischung zu finden, andererseits die aufwendige Entwicklung der passenden Hard- und Software, um zu verwendbaren Ergebnissen zu kommen. In der Entwicklung wurden bereits große Fortschritte erzielt, aber: »Der 3D-Druck mit Beton ist noch nicht standardisiert. So entwickeln viele Unternehmen und auch Forschungseinrichtungen ihre eigenen Geräte«, wissen Bernhard Nopp und Peter Weißmann.

In weiteren Vorträgen widmete sich das Kolloquium unter anderem auch den Themen Heizen und Kühlen mit Beton, Textilbeton, der Sicherheit am Bau und verkürzten Bauzeiten für unterschiedlichste Konstruktionen im öffentlichen Raum wie Brücken oder Tunnel.