Leichtbau auf den Punkt: Eine TPMS-Struktur aus poröser Keramik verbindet geringen Materialeinsatz mit großer Verdunstungsoberfläche. Im Praxistest senkte ein wasserbefüllter 3D-gedruckter Keramikwürfel die Temperatur in seiner unmittelbaren Umgebung um knapp sieben Grad Celsius.
3D-gedruckte Keramikwürfel sollen Innenräume und Außenbereiche passiv kühlen. Forschende der TU Graz kombinieren dafür eine hochporöse Tonmischung mit einer speziell entwickelten Minimalflächen-Geometrie, kurz TPMS. Die Struktur bietet bei geringem Materialeinsatz eine große Oberfläche und verteilt Wasser über Kapillarkräfte in der Keramik.
Die Würfel besitzen eine Kantenlänge von rund 23 Zentimetern. Nach dem 3D-Druck werden sie bei niedrigen Temperaturen gebrannt, damit die poröse Struktur erhalten bleibt. Wasser zieht in die Keramik ein, verteilt sich über das Bauteil und verdunstet an der großen Oberfläche. Dabei entzieht es der Umgebung Wärme.
In einem kontrollierten Versuch in einem heißen Dachgeschoss der TU Graz wurde in unmittelbarer Umgebung eines wasserbefüllten Würfels eine Temperaturabsenkung von knapp sieben Grad Celsius gemessen. Für die Demonstrationswand wurden mehrere Würfel mit einem steuerbaren Wasserkreislauf verbunden.
„Der entscheidende technologische Fortschritt liegt hier im Einsatz des 3D-Drucks, mit dem wir hochkomplexe, poröse und funktionsoptimierte Geometrien aus Tongemischen herstellen.“
Milena Stavric, Assoc. Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn., Institut für Architektur und Medien, TU Graz.
Das Team untersucht zusätzlich bioinspirierte Materialmischungen. Pilzmyzel und Holzspäne werden dem Ton zugesetzt und verbrennen beim Brennen. Zurück bleibt ein Netzwerk aus Mikro- und Makroporen, das die Wasserverteilung im Inneren der Keramik verbessern soll.
Weitere Versuche beziehen Sedimente aus dem Neusiedler See ein. Der bislang weitgehend ungenutzte Schlamm soll als Ausgangsmaterial für 3D-gedruckte Bauteile untersucht werden. Die Technologie ist für Wohn- und Bürogebäude, Schulen, öffentliche Plätze und Wartebereiche vorgesehen.
Bild oben: Milena Stavric vom Institut für Architektur und Medien der TU Graz mit einem kühlenden Keramikwürfel. (Quelle: Lunghammer | TU Graz)
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