Projekt CONPrint3D: TU Dresden forscht am 3D-Druck mit Beton

 16. März 2017  Andreas Krämer  

Die TU Dresden forscht im Rahmen des Projektes CONPrint3D an der perfekten Materialzusammensetzung von Beton für den 3D-Druck. Auch die Wirtschaft unterstützt das Projekt. Für das  vielversprechende Projekt aus Deutschland gab es jetzt auch einen ersten namhaften Preis.

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Die Technische Universität Dresden (TU Dresden) arbeitet mit dem Forschungsprojekt CONPrint3D an einem Bauverfahren bei dem mit einem 3D-Drucker frischer Beton schalungsfrei zur Gebäudefertigung verwendet werden kann. Unter Projektleitung von  Prof. Dr.-Ing. Viktor Mechtcherine sucht ein Team nach der perfekten Materialzusammensetzung, um Beton mit dem 3D-Drucker einsetzen zu können. Neben der richtigen Betonmischung befindet sich auch ein passender Druckkopf in der Entwicklung.

Der Beton-3D-Druck erfährt weltweit einen Aufschwung, vor allem Unternehmen aus China und den USA arbeiten daran die Technologie für den Hausbau zu perfektionieren, um in ein paar Jahren Bauwerke massenweise drucken zu können. Zur Zeit handelt es sich bei den meisten gedruckten Bauwerke eher um Prototypen. Das Team sieht in der Massivbetonbauweise ein enormes Potential vor dem Hintergrund einer Ressourcen- und Kostenersparnis.

Einfamilienhaus in 10 Stunden drucken bei 30 Prozent weniger Kosten

Ein Einfamilienhaus wurde als Beispiel genannt, welches innerhalb von zehn Stunden gedruckt werden und 30 Prozent Kosten einsparen könnte. Auf konventionelle Weise gebaut, würden sich die Bauzeit auf sechs Tage mit drei Arbeitskräften belaufen. Der klassische Bauprozess für Transportbeton beansprucht einen hohen Aufwand für die erforderlichen Schalungsarbeiten bezogen auf Zeit, Kosten und Materialverbrauch. Alle Punkte seien beim 3D-Druck-Verfahren optimierbar bzw. könnten sogar entfallen.

In Zukunft wolle man Prof. Mechtcherine zufolge schalungsfrei bauen, also effizienter, kostengünstiger, schneller und ressourcenfreundlicher. Das Ziel ist der Einsatz der zahlreich vorhandenen BIM- und CAD-Daten in der Produktion. Von der Digitalplanung soll der nächste Schritt zur Digitalfertigung erfolgen. Basierend auf den Daten-, und Materialinfos und der entsprechenden Maschinentechnik sollen direkt Gebäude gefertigt werden.

Wirtschaft beteiligt sich an dem Forschungsprojekt

Das Forschungsprojekt CONPrint3D soll die Grundlagen bezüglich der Einführung eines neuen Bauverfahrens schaffen. Der Beton 3D-Druck soll nicht mehr unter Laborbedingungen stattfinden, sondern mit den aktuellen Baunormen und verfügbaren Baumaschinen arbeiten. Vor diesem Hintergrund arbeiten die drei Institute der TU Dresden mit Industrieunternehmen aus der Bauchemie, Baumaschinen, Zementherstellung und Baufirmen zusammen. Das Projekt werde auf bestehenden Baumaschinen aufgebaut, so könnten mobile Baupumpen in ihrer Performance gesteigert werden. Spezielle Werkstoffe und die Gestaltung einer Verfahrenstechnik befinden sich dafür in der Entwicklung.

Das Institut für Baustoffe beschäftigt sich mit dem Materialdesign und entwickelt passende Betonzusammensetzungen eines schnellerstarrenden Frischbetons mit optimalen Eigenschaften für den 3D-Druck. Derartige Gemische zeichnen sich durch eine gute Pumpbarkeit, einer langen Konsistenzerhaltung, hoher Thixotropie und schneller Erstarrung aus. Das neue Material müsse bezüglich seiner gesamten Eigenschaften mit normalen Beton vergleichbar sein und zusätzlich alle Aspekte der Druckbarkeit erfüllen.

3D-Druck von Beton
Der 3D-Druck von Beton verspricht schnellere Fertigung von Gebäuden bei weniger Einsatz von Ressourcen (Bild © Screenshot: 3D-grenzenlos; Original: Youtube/bftTUD)

Baumaschinen-Wissenschaftler zeichnen für die Entwicklung eines geeigneten Druckkopfs und seiner automatisierten Führung durch Großraumrobotik verantwortlich. Zum aktuellen Zeitpunkt existiert keine Technik, mit der Beton im größeren Maßstab aufgebracht werden kann, so die Dresdner Forscher.

Die Laborversuche müssten jetzt auf den Massivbaumaßstab und in realer Wandstärke übertragen werden. Die rechtlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen zum Einsatz der 3D-Beton-Drucktechnologie und die Verarbeitung der bautechnologischen Daten sind Forschungsthema des Instituts für Baubetriebswesen.

Das aktuell gewählte Verfahren für den Versuchsaufbau wurde basierend auf Extrusion entwickelt. Aktuell seien noch keine komplexe Geometrien druckbar, weil es den Wissenschaftlern zuerst wichtig war die Materialeigenschaften zu überprüfen. Das Material sei im Fazit absolut vergleichbar mit einem in Schalung gegossenen Beton.

Das Forschungsprojekt wurde mit dem bauma Innovationspreis 2016 ausgezeichnet. Mehr darüber in Kürze auf 3D-grenzenlos (Newsletter). Und auf unserer Themenseite 3D-Druck im Hausbau.

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