Forscher der ETH Zürich haben die Herstellung filigraner Formen für funktionelle Bleibeschalungen oder temporäre und recycelbare Schalungen im Betonguss mit Schaum-3D-Druck untersucht. Dabei haben sie einen Prototypen entwickelt, der ihren Ansatz demonstriert. Wir fassen das Wichtigste dazu zusammen.

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Ressourceneffizient geometrisch komplizierte Formen für Betonelemente zu konstruieren und herzustellen ist aufwendig und arbeitsintensiv. Die DBT-Einheit der ETH Zürich untersuchte in ihrem Forschungsprojekt „Foamwork“ die Herstellung filigraner Formen für funktionelle Bleibeschalungen oder temporäre und recycelbare Schalungen im Betonguss mit Schaum-3D-Druck. Mit den dabei entstehenden mineralischen Verbundelementen konnten sie bis zu 70% Beton einsparen. Sie erhielten außerdem leichtere Ergebnisse mit verbesserten Dämmeigenschaften. Die druckbaren Mineralschäume basieren auf recyceltem Abfall und sind das Ergebnis einer Zusammenarbeit mit der fenX AG. Interessante Neuigkeit heute auch: Die beiden Unternehmen CEMEX und COBOD haben den Beton-3D-Druck-Mix „D.fab“ entwickelt, mit dem 90% Materialkosten gespart werden.

Details zur Arbeit der Zürcher Forscher

Elemente werden in Holzschalung eingesetzt
Die Elemente werden in eine konventionelle Holz-Perimeterschalung eingesetzt (im Bild zu sehen)(Bild © DBT / ETH Zürich).

Die Forscher der Abteilung für Digital Building Technologies (DBT) haben einen Prototypen entwickelt, der ihren neuen Ansatz anhand einer 2 x 1,3 m großen Rippendecke mit Punktstützen in jeder Ecke zeigt. Das Rippenlayout folgt isostatischen Linien, abgeleitet aus dem Hauptspannungsmuster. Die resultierende Geometrie erfordert 24 Schalungselemente in 12 einzigartigen Formen. Die einzelnen Elemente stellten sie mit einem Roboter-Schaum-3D-Druck-Setup her und setzten sie im Anschluss in eine konventionelle Holz-Perimeter-Schalung ein. Abschließend wurde der Ultra-High-Performance-Faserbeton (UHPFRC) gegossen. Die Holzschalung kann nach dem Aushärten entfernt werden und das tragende Bauteil wird fertiggestellt.

Die Forscher gehen davon aus, dass sie mit ihrer neuartigen Fertigungstechnik den verantwortungsvollen und nachhaltigen Umgang mit Ressourcen und Energie in der Bauindustrie stark beeinflussen können. Mit ihrem neuen Ansatz können geometrisch komplexe Schaumstoffelemente angefertigt werden, die bislang mit den üblichen Methoden nicht realisierbar oder zu verschwenderisch in der Produktion waren. Die mit F3DP hergestellten Schaumstoffformen können als Stay-in-Place-Anwendungen verwendet oder entfernt und für den Druck der nächsten Schalung recycelt werden.

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