3-D-Betondruckverfahren für Unternehmen

Die Digitalisierung im Bauwesen wird mit der Entwicklung des 3-D-Betondruckverfahrens vorangetrieben. Neben der digitalen Planung von Bauvorhaben mittels „Building Information Modeling“, wird mit dem 3-D-Betrondruckverfahren auch der digitale Bau von Gebäuden ermöglicht.

Erhalten Sie mit diesem Beitrag einen ersten Überblick über das 3-D-Betondruckverfahren.

Was wird unter dem Begriff 3-D-Betondruck verstanden?

Das 3-D-Betondruckverfahren ist ein digitales und dreidimensionales Verfahren, mit dem Betonbauteile eines Gebäudes entweder direkt vor Ort auf der Baustelle oder in einem Fertigungswerk „gedruckt“ bzw. errichtet werden können. Das 3-D-Betrondruckverfahren kommt dabei ohne den Einsatz einer Schalungstechnik aus, wie sie bei der traditionellen Betonbauweise angewendet wird.

Für diese neuartige Methode wurden verschiedene Verfahren konzipiert. Am verbreitetsten ist das sogenannte „Extrusionsverfahren“. Hierbei wird der Beton Schicht für Schicht aufgetragen, bis die gewünschte Wand- bzw. Gebäudehöhe erreicht ist. Aufgrund des schichtweisen Auftrags des Betons, wird dieses Verfahren auch als „additives Verfahren“ bezeichnet.

Für das 3-D-Betondruckverfahren wird auf der Baustelle bzw. in einem Fertigungswerk ein Metallrahmen mit einem Beton-Druckkopf installiert. Der Druckkopf ist dabei dreidimensional auf allen Raumachsen beweglich. Die Dreidimensionalität des Druckkopfs ermöglicht es, Betonbauteile Schicht für Schicht zu „drucken“. Während des Druckverfahrens können auch bereits detaillierte Planungen, wie Wasser- und Stromleitungen berücksichtigt und ausgespart werden.

Für das 3-D-Betondruckverfahren kommt ein „besonderer“ Beton zum Einsatz. Voraussetzung für den Beton ist ein zementgebundenes Material, welches aufgrund der Technik des Druckverfahrens mittels eines Druckkopfs kontinuierlich herauspressbar sein muss. Zudem spielt auch der Faktor der Tragfähigkeit eine Rolle. Diese muss schnell hergestellt werden, um die Stabilität des Bauwerks während des Druckverfahren zu gewährleisten.

Das 3-D-Betondruckverfahren ist noch in der Entwicklungsphase und erfordert zielgerichtete Pionierleistung, um die noch nicht genutzten und noch nicht bekannten Potenziale des 3-D-Betondrucks zu nutzen. Erste Häuser wurden zwar bereits in Deutschland gedruckt, der Einsatz dieser Technologie in der täglichen Praxis ist jedoch erst mittel- bis langfristig zu sehen.

Welche Chancen bietet der 3-D-Betondruck?

Das 3-D-Betondruckverfahren ist dazu geeignet, zukünftig eine Reihe von Vorteilen beim Bau eines Gebäudes mit sich zu bringen:

• Kosten- und Zeitersparnis: Durch eine hohe Druckgeschwindigkeit bietet der 3-D-Betondruck zukünftig die Möglichkeit, in kürzester Zeit Betonbauprojekte ohne Einschalung zu realisieren. Dies führt insgesamt zu einer Beschleunigung des Bauvorhabens, wodurch Kosten gespart werden können. Kosteneinsparpotenziale bietet diese Methode auch in Bezug auf die Personalkosten, da insgesamt weniger Personal auf der Baustelle benötigt wird.

• Gestaltungsfreiheiten: Die herkömmliche Bauweise von Betonteilen beruht auf einer Schalungstechnik. Diese lässt wenig Spielraum bei den Gestaltungsmöglichkeiten eines Gebäudes. Mit dem 3-D-Betondruckverfahren werden runde und geschwungene Formen ermöglicht.

Welche Herausforderungen treten beim 3-D-Betondruck auf?

Mit der Anwendung des 3-D-Betondruckverfahrens sind auch gewisse Herausforderungen verbunden:

• Wenig verbreitete Technik: Wir bereits erwähnt, handelt es sich bei dem 3-D-Betondruck um ein Verfahren, welches sich noch in der Entwicklung befindet und noch nicht in der alltäglichen Baupraxis zum Einsatz kommt. Insofern übersteigen die Kosten für den Bau eines Gebäudes mittels 3-D-Betondruckverfahren die Kosten für den Bau eines Gebäudes nach der traditionellen Bauweise. Dies wird sich jedoch voraussichtlich zukünftig mit einer zunehmenden Verbreitung des Verfahrens regulieren. Um die Kosten aufzufangen besteht die Möglichkeit einer Förderung durch das Land NRW (s. unten).

• Keine Standardisierung: Da es sich bei dem 3-D-Betondruckverfahren noch um eine neue und sich in der Entwicklung befindliche Methode handelt, gibt es weder für den Werkstoff Beton noch für das eigentliche Druckverfahren festgelegte Standards. Dies hat auch Auswirkungen auf die Haftung. Aus diesem Grund werden 3-D-Betonbauprojekte derzeit häufig im Zusammenhang mit Forschungsprojekten bzw. unter wissenschaftlicher Begleitung realisiert.

Gibt es Fördermöglichkeiten für das 3-D-Betondruckverfahren?

Sofern Sie sich dafür entscheiden, Ihr Bauprojekt mit Hilfe des 3-D-Betondruckverfahrens zu realisieren, bietet sich Ihnen unter anderem nachfolgende Fördermöglichkeit:

Das Ministerium für Heimat, Kommunales, Bau und Gleichstellung NRW fördert mit dem Förderprogramm „Digitalisierung der Bauwirtschaft und innovatives Bauen“ die Entwicklung und Nutzung innovativer Bautechnologien und -verfahren. Darunter fällt auch das 3-D-Betondruckverfahren.

Zudem bietet das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) mit dem Modellvorhaben "Unternehmen Revier die Möglichkeit der Förderung für Unternehmen im Rheinischen Revier.