Forscher der australischen RMIT University haben recycelte Glaspartikel für Betonformulierungen für den 3D-Druck mit Beton verwendet. Damit wollen sie eine nachhaltigere Alternative zu Flusssand bieten, den es zwar überall gibt, der aber auch nicht unendlich vorhanden ist. Dabei kamen die Wissenschaftler zu interessanten Ergebnis in Bezug auf die Anwendung des Betons beim 3D-Druck, die wir hier zusammenfassen.

Anzeige

Das Team der RMIT University untersuchte in einer Arbeit mit dem Titel „3D-printed concrete with recycled glass: Effect of glass gradation on flexural strength and microstructure“ den Einsatz von recycelten Glaspartikeln als Alternative zu Flusssand für Betonformulierungen für den 3D-Druck. Sie gingen davon aus, dass damit die Prinzipien der Kreislaufwirtschaft im Bausektor verbreitet und die Vorteile des 3D-Drucks und der nachhaltigen Betonproduktion überbrückt werden könnten.

Nachhaltige Alternative zum Flusssand

REM-Aufnahme: Beton gefüllt mit Glaspartikeln
Aufnahme unter einem Rasterelektronenmikroskop von 3D-Druck-Beton gefüllt mit Glaspartikeln (Bild © RMIT University).

Das Team untersuchte die Auswirkungen der Glaspartikel auf die Biegefestigkeit und das Rissausbreitungsverhalten des Betons. Für die Herstellung von Beton setzten sie auf eine Mischung aus Portlandzement, Wasser und mehreren Zuschlagstoffen wie Sand und Kies, die als Bindemittel wirken. Ohne diese halten wasserbasierte Mischungen nicht sehr gut und sind für Bauanwendungen ungeeignet. Zuschlagstoffe sind zudem Füllstoff für die Mischung und reduzieren Porosität des Betons für ein stärkeres Produkt.

Die Verwendung von recyceltem Glas ist für das RMIT-Team ein nachhaltigerer Ansatz. Glas hat eine chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften, welche dem rohen Sand ähnlich sind. Menschen produzieren allein in Deutschland zwei Millionen Tonnen Glasabfälle pro Jahr. Dank des 1974 entstandenen flächendeckenden Sammelsystems können immerhin 83% der Glasabfälle recycelt werden. Die Wiederverwendung eines Teils im Bausektor könnte diese Wert noch erhöhen.

Die Forscher haben fünf verschiedene glasgefüllte Mischungen mit unterschiedlichen Verhältnissen von Glas zu Sand vorbereitet und druckten mit jeder Formulierung einen Satz Betonprüfkörper mit einem 3D-Drucker für das Bauwesen. Die Biegefestigkeit der Strukturen wurde über einen Dreipunkt-Biegetest charakterisiert und die Mikrostrukturen der Proben mittels Röntgenmikrocomputertomographie und Rasterelektronenmikroskopie (REM) beurteilt. So konnten sie die Porengrößenverteilung und die Rissausbreitungswege in den Probekörpern nach dem Test analysieren.

Das Fazit

Letztendlich zeigte sich, dass die Integration recycelter Glaspartikel die Porosität 3D-gedruckter Proben erhöhte. Bei groben Glaspartikeln war das deutlicher als bei feinen Glaspartikeln. Röntgenbilder ergaben, dass die Hauptkomponente der Rissausbreitung das Vorhandensein von Glaspartikeln in Hohlräumen war.

Hummer-inspirierte 3D-Druck-Strukturen
In einem früheren Beispiel haben Forscher der australischen RMIT University die Möglichkeit untersucht, die natürliche Stärke von Hummerschalen für spezielle 3D-Druck-Muster nutzbar machen zu können. (Bild © RMIT University).

Die Biegefestigkeit der 3D-gedruckten Muster erhöhte sich durch die Zugabe von Glaspartikeln um 25 bis 33 % wenn die Strahlspanne senkrecht zur Druckrichtung war. Verliefen Strahlspanne und Druckrichtung parallel, wurde festgestellt, dass die Glaspartikel die Biegefestigkeit um 8 bis 20 % verringerten. Für das RMIT-Team bedeutete das, dass das recycelte Glas eine geeignete Alternative zu Flusssand für den nachhaltigen 3D-Druck von Beton sein kann, wenn die Druckrichtung kontrolliert wird.

Zum Newsletter anmelden

Anzeige

Meistverkaufte 3D-Drucker in der 27. Kalenderwoche 2022

Platzierung3D-DruckerBester PreisShopMehr Infos
TOPSELLER #1Artillery Sidewinder-X2302,00 € Neuer RekordtiefpreiskaufenTestbericht
TOPSELLER #2QIDI TECH X-Max894,00 €kaufenTestbericht
TOPSELLER #3ANYCUBIC Vyper3301,61 €kaufen
4QIDI TECH X-Plus637,49 €kaufenTestbericht
5Creality Ender 3 S1330,00 €kaufen
6Creality CR-6 SE199,99 €kaufenNeuvorstellung | Tesbericht
7FLSUN Super Racer SR375,90 €kaufenTestbericht
8QIDI TECH i-mate S419,99 €kaufenTestbericht
9Artillery Genius233,54 €kaufenTestbericht
10ANYCUBIC Photon Mono X369,99 €kaufen
11Ender 5 Plus446,61 €kaufen
12Sovol SV01269,99 €kaufenTestbericht

Gutschein-Code funktioniert nicht? Fehlerhaften Coupon melden | 3D-Drucker kaufen | 3D-Druck-Shop