Forscher der Brunel University of London und der Technischen Universität Berlin haben Wege untersucht, den 3D-Druck von Beton nachhaltiger zu gestalten. Dabei verwendeten sie recyceltes Glas als Alternative zum im Portlandzement eingesetzten Sand. Wir stellen die Forschungsarbeit einmal vor.

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Forschern der Technischen Universität Berlin und der Brunel University ist es laut einem Artikel in „The Conversation“ gelungen, robusteren und umweltfreundlicheren Beton für den Gebäude-3D-Druck herzustellen. Sie haben den in der Herstellung von Portlandzement verwendeten Sand durch recyceltes Glas, Kalkstein und Kunststofffüllstoffe ersetzt. Dadurch wurde das Ganze fester und wärmeleitfähiger.

Gegenüber The Conversation erklären die Forscher:

„Riesige Mengen an natürlichem Sand werden derzeit verwendet, um den unstillbaren Appetit der Welt auf Beton zu stillen, was die Umwelt sehr belastet. Unsere neue Forschung schlägt einen Weg vor, diese Auswirkungen einzudämmen. Ein ultraleichtes, gut isoliertes 3D-Gebäude ist möglich.“

Bereits im Dezember 2021 haben wir darüber berichtet, dass Forscher an der RMIT University den Einsatz von recycelten Glaspartikeln für den 3D-Druck mit Beton untersucht haben.

Details zum 3D-Druck-Beton mit recyceltem Glas

3D-gedrucktes Wandelement
Die Forscher druckten Wandelemente (im Bild) in 3D, um ihre Materialmischungen zu testen (Bild © Mehdi Chougan, TU Berlin/Brunel University).

Beton besteht aus einer Mischung aus Zement, Wasser und Zuschlagstoffen wie Sand, der jedoch häufig nicht nachhaltig aus Flussbetten und Stränden bezogen wird. Teure Zusatzstoffe sollen sicherstellen, dass der Zement ausreichend fließfähig ist und eine sehr gut Baubarkeit mit 3D-Druck aufweist. Das Bindemittel im Zement durch verschiedene unterschiedliche Füllstoffe oder natürliche Zuschlagstoffe zu ersetzen, soll die hohen Kosten senken.

Die Forscher verwendeten recycelte Glasflaschen, zerkleinerten sie, wuschen und trockneten, mahlten und siebten sie, bevor sie in den Beton gemischt wurden. In die Mischung brachten sie auch Kalkstein und winzige Kunststoffkügelchen in abgemessenen Mengen mit ein, die als nachhaltiges Bindemittel für bessere Strukturen mit verbesserten thermischen Eigenschaften sorgen sollen.

Testdrucke mit verschiedenen Betonmischungen

3D-gedruckte Gebäudehülle
Forscher aus Großbritannien und Deutschland untersuchten Wege für nachhaltigere Lösungen für den 3D-Druck von Beton (im Bild: 3D-gedruckte Gebäudehülle) (Bild © Mehdi Chougan, TU Berlin/Brunel University).

Die Forscher formulierten sechs verschiedene Betonmischungen jeweils aus zwischen 50 und 100 % Glasabfallzuschlagstoff und druckten sie in einen Satz von 40 x 40 x 160 mm großen Proben in 3D. Alle ihre Mischungen wiesen die erforderliche Fließfähigkeit auf, um die Form nach dem Druck beizubehalten. Jene mit Mikrokügelchen brauchten länger, um sich in Form zu bringen. Die Integration der leichten Füllstoffe in ihr Material machte es möglich, die Mischung in Proben mit einer um 40 % geringeren Wärmeleitfähigkeit als herkömmlicher 3D-Druck-Beton abzulegen.

Druckfestigkeitstests ergaben, dass die Widerstandseigenschaften zunahmen, je mehr zerkleinertes Glas in die Mischung integriert wurde. Dank der Vorteile der Isolierung als Mittel zur Verringerung der Notwendigkeit, Gebäude konstant zu heizen und zu kühlen, sieht das Team ihr Material daher als ideal für den Bau einer zukünftigen kohlenstoffarmen Infrastruktur.

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