Forscher der TU Graz untersuchen den Leichtbau mit 3D-gedrucktem Beton. Hierbei ist es ihnen unter anderem gelungen, die beim Bau zwingend benötigte Bewehrung in die 3D-gedruckten Teile zu integrieren. Auch der CO2-Ausstoß bei der Herstellung von Beton spielt eine Rolle. Wir stellen die Forschungsarbeit der TU Graz einmal genauer vor.

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Die beiden Forscher Andreas Trummer und Stefan Peters der TU Graz untersuchen laut einer Pressemitteilung am Institut für Tragwerksentwurf Leichtbaumethoden mit Beton. Der meistgenutzte Baustoff der Welt lässt sich vielseitig verwenden, ist beständig und ist regional produzierbar. Jedoch ist seine Umweltbilanz sehr schlecht. Gerade die Herstellung von Zement, dem integralen Betonbestandteil, emittiert große Mengen CO2. Vor drei Jahren berichteten wir über die Forschung der TU Graz an ressourcenschonendem 3D-Druck von Objekten aus Beton.

Trummer, der sich früher eher auf den Holzbau konzentriert hat, erklärt:

„Wenn wir das Bauen mit Beton nachhaltiger und klimafreundlicher gestalten wollen, müssen wir an neuen Betonrezepturen arbeiten und gleichzeitig Beton gezielter und smarter einsetzen. Sobald die Klimaverträglichkeit ins Spiel kommt – und das muss sie ganz dringend – müssen wir uns mit mineralischen Baustoffen befassen. Dort sind die wirklich großen CO2-Einsparungspotentiale zu heben.“

3D-Druck von Betonbauteilen

Für Trummer ist der Beton-3D-Druck im Bauwesen eine sehr faszinierende Technologie, da mit diesem erstmals seit 150 Jahren ohne Schalung beziehungsweise Gussformen Betonbauteile hergestellt werden. Beim Hausbau mit Beton zum Beispiel wird dadurch ein deutliches Maß an Schalungsaufwand gespart. Für Betriebe ist es laut Trummer rein kostentechnisch interessant, Wände zu drucken und die Betondecke auf herkömmliche Weise zu betonieren.

An der TU Graz wollen die Forscher beim Beton-3D-Druck gezielt Material einsparen. Es sollen filigrane Betonelemente mit Wandstärken von nur zwei Zentimetern in Dach- und Deckenkonstruktionen mit herkömmlich verarbeitetem Beton ergänzt werden. Beton kommt nur dort zum Einsatz, wo die Tragstruktur und die Lastverteilung es verlangt. Aus der Stahlbetondecke lässt sich so Material mit gedruckten Aussparungskörpern von bis zu 40 Prozent Volumen oder 50 Prozent CO2 -Äquivalenten einsparen, erklärt Georg Hansemann, der sich in seiner Doktorarbeit mit dem Thema beschäftigt. Die Forscher wollen im Roboter Design Labor an der TU Graz viel erproben und experimentieren und diese in erprobte Bauprozesse integrieren.

Bewehrung mit PCL

Mann hält 3D-gedrucktes Stück mit PCL
Mit Printed Concrete Lines (im Bild: Werkstück mit PCL) werden die gedruckten 3D-Konstruktionen noch robuster und belastbarer (Bild © Lunghammer – TU Graz).

Zu den offenen Fragen im Bereich 3D-Druck im Bauwesen gehört auch die Bewehrung für zum Beispiel Geschoßdecken mit integrierten, 3D-gedruckten Betonelementen. Eine glatte Betondecke wird mit geometrisch einfachen Stahlstäbchen oder -Gittern bewehrt. 3D-gedruckte Leichtbaudecken mit sich kreuzenden Rippen sind deutlich komplexer und kostspieliger. Das Forscherteam hat einen Weg gefunden, dem Betonstrang über den 3D-Drucker eine filigrane Stahlbewehrung zuzufügen. Sie ziehen direkt ein dünnes Stahlseil in die s.g. „Printed Concrete Lines“ mit ein, wodurch Bewehrung automatisiert im Druckprozess integriert werden kann und die 3D-gedruckten Betonkonstruktionen noch robuster und belastbarer macht. Diese Methode ermöglicht zum Beispiel filigrane Platten für die Fassade und bietet mehr Design-Freiheiten.

Weitere Beispiele für die Erforschung und den Einsatz von Beton-3D-Druck haben wir in unserer Kategorie 3D-Druck im Hausbau / Bauwesen zusammengefasst. Abonnieren Sie unseren Newsletter und verpassen Sie keine Neuigkeiten zu diesen und anderen Themen.

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