Für leichtes Bauen mit Beton ist der Carbonbeton nicht der einzige Weg. Das Material lässt sich auch im Wege des Beton-3D-Druck verarbeiten – und das nicht nur „pur“, sondern auch mit Bewehrung oder als geschäumter Beton für verbesserte Wärmedämmung.
Daran forscht ein Team an der TU Graz am Institut für Tragwerksentwurf unter Leitung von Andreas Trummer und Stefan Peters zusammen mit der Baumit Beteiligungs GmbH. Der Fokus der Forschenden liegt auf einer klimafreundlicheren Bauweise mit Beton.
„Wir müssen an neuen Betonrezepturen arbeiten und gleichzeitig Beton gezielter und smarter einsetzen. Mit Hilfe des Beton-3D-Drucks können wir erstmals in 150 Jahren Betonbaugeschichte ohne Schalung, also ohne Gussformen, Betonbauteile herstellen. Wir können die Elemente in völlig neuen, auch tragfähigen Geometrien und filigranen Formen drucken. Aus Baubetriebssicht ist es rein kostentechnisch interessant, Wände zu drucken und die Betondecke auf herkömmliche Weise zu betonieren.“
Andreas Trummer, TU Graz
An der TU Graz nutzt man den Beton-3D-Druck jedoch um gezielt Material einzusparen. Dabei werden die Vorteile der additiven Fertigung ausgenutzt und Beton nur dort eingesetzt, wo Tragstruktur und Lastverteilung es verlangen. Mit gedruckten Aussparungskörpern kann so aus der Stahlbetondecke Material von bis zu 40 Prozent Volumen oder 50 Prozent CO2 -Äquivalenten eingespart werden, so die Forschenden, wobei die experimentell für gut befundenen Wege direkt auf Baustellen in der Realität und im „Alltag“ am Bau auf ihre Praxistauglichkeit überprüft werden.
„Der erste Einsatz der vorgefertigten Beton-Leichtbauelemente unter realen Baustellenbedingungen war die Decke einer Tiefgaragenabfahrt für eine Wohnsiedlung im bayerischen Nördlingen. Das Projekt wurde in Kooperation mit der Firma Eigner Bauunternehmung in nur wenigen Wochen fertiggestellt. Die Fertigung der gedruckten Betonteile lag hier erstmals direkt bei der ausführenden Firma. Unser Team kümmerte sich um Planung, Entwurf und die Projektbegleitung. Das war eine sehr wertvolle Kooperation für uns. Denn es gibt viele Feinheiten, die erst im Baustellenprozess erkannt werden können.“
Andreas Trummer, TU Graz
An offenen Themen, etwa die Frage der Bewehrung. Diese gestaltet sich bei gedruckten Leichtbaudecken mit sich kreuzenden Rippen komplexer und dadurch kostspieliger. Den Forschenden in Graz ist es gelungen, die Stahlbewehrung direkt mitzudrucken. Die Firma Baumit hat dieses an der TU Graz entwickelte Bewehrungstool schon prototypisch bei drei Maschinen im Einsatz.
„Wir können in die Printed Concrete Lines (PCL; die extrudierten Betonstränge) direkt ein dünnes Stahlseil miteinziehen, so dass Bewehrung im Druckprozess direkt integriert ist. So kann man auch gestalterisch aktiv werden und zum Beispiel an filigrane Platten für die Fassade denken. Es treffen sich hier also gestalterische Freiheit und konstruktiver Nutzen.“
Robert Schmid, Doktorand, TU Graz
Ein weiteres Spezialgebiet des Instituts der TU Graz ist geschäumter Beton. Dabei werden in den Beton mittels Proteinschaum Luftblasen eingebracht und stabilisiert. Auch das reduziert den Materialeinsatz erheblich und verleiht dem Beton zugleich bessere Wärmedämmeigenschaften. Geschäumter Beton an sich wird bereits verarbeitet, doch die Forschenden konnten den geschäumten Beton erstmals durch den 3D-Drucker schicken. Wo der Beton tragfähig sein muss, muss er schwer und dicht sein. An anderen Stellen des Bauwerks ist vielleicht mehr Wärmedämmung gefragt, hier könnte man mit geschäumtem Beton aus dem 3D-Drucker erdölbasierte Dämmstoffe reduzieren.
Bild oben: Experten für 3D-gedruckten Beton – Robert Schmid, Andreas Trummer, Georg Hansemann und Christoph Holzinger (v.l.), Institut für Tragwerksentwurf (Quelle: TU Graz | Lunghammer)
Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung
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