Den Traum vom eigenen Haus hegen viele, doch das ist teuer. Wissenschaftler zweier estnischer Universitäten haben jetzt eine Methode entwickelt, um mit Torf und Ölschieferasche den Rohbau eines Hauses mit einem 3D-Drucker zu drucken. Kosten soll der Rohbau für ein 100-150 m² Einfamilienhaus so nur noch rund 5000 Euro.

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Das Bauwesen gehört zweifelsohne zu einem der spannendsten Entwicklungsfelder der additiven Fertigung. Forschungsinstitutionen und Unternehmen weltweit entwickeln immer neue Verfahren, um Häuser noch schneller additive errichten zu können. Erst gestern haben wir über eine Familie berichtet, die in ein 3D-gedrucktes Haus zieht. In Zukunft soll es nur knapp über 30 Stunden dauern, ein solches Haus mit einem 3D-Drucker zu errichten. Neben der Zeiteinsparung spielen auch die geringeren Kosten ein große Rolle und macht den 3D-Druck im Bauwesen immer interessanter. Besonders wichtig ist beim Vorantreiben der Technologie die Weiterentwicklung der Materialien, die vom 3D-Drucker extrudiert werden und das spätere „Mauerwerk“ darstellen.

Wissenschaftler der Estnischen Universität für Umweltwissenschaften und der Universität Tartu haben jetzt ein Baumaterial aus Ölschieferasche und Torf entwickelt, das die Kosten für den Bau eines Privathauses auf ein Zehntel reduzieren könnte, berichtet die Universität auf ihrer Website. Das Ziel dabei war es, ein kostengünstiges Baumaterial zu schaffen, das auf Abfällen und lokalen natürlichen Ressourcen basiert und den 3D-Druck direkt auf der Baustelle ermöglicht – bis zu zwei Stockwerken hoch.

Estlands Landschaft zu 22% ein Sumpfgebiet

Sumpfgebiete bedecken nach Angaben der estnischen Gesellschaft für Sumpfgebiete etwa 22 % der estnischen Landschaft, jedoch wird nur 1/3 des dort wachsenden Torfs wirklich als Torfvorkommen verwendet. Zudem gibt es in Estland auch eine Menge Ölschieferasche, wobei das Land jährlich rund 7 Millionen Tonnen Ölschieferasche produziert, von denen aber nur niedrige 5 % wiederverwendet werden. Juri Liiv von der Universität Tartu sagte dazu: „Noch niemand hat bis jetzt Torf als Baumaterial verwendet, weil Torf die Materialverhärtung verhindert, doch wir haben dies mit unserem Projekt geschafft.“

Sumpfgebiet in Estland
Estland besteht zu 22% aus Sumpfgebieten (Bild © Raimo Pajula).

Ölschieferasche sehr basisch, aber für den 3D-Druck ungefährlich

Ölschieferasche wirkt sehr basisch bei Kontakt mit Wasser, weshalb sie als gefährlicher Abfall eingestuft wird. Asche mit dem pH-Wert 13 eignet sich aber am besten für Baumaterialien. Das daraus entwickelte Material ist sicher für die Umwelt und völlig unbedenklich. Somit haben die Wissenschaftler aus Tartu ein betonähnliches, 3D-druckbares Material entwickelt, das aus gemahlenem Torf besteht und bei welchem die Ölschieferasche als Bindemittel dient.

Einem Bericht auf der Webseite der Universität Tartu zufolge fanden die Wissenschaftler während des Tests eine Lösung, wie man von einer Abbindezeit von 30 Tagen auf einen Tag verkürzt. Die Lösung liegt in einem sehr hohen pH-Wert, der entsteht, wenn Alkalimetalle und das Kaliumoxid aus der Ölschieferasche an unlösliche Verbindungen gebunden werden. Ölschieferasche nimmt im Torf das Kohlendioxid auf und reagiert mit Huminsäuren. Das Bindemittel wird aufgrund von chemischen Reaktionen zum Kalkstein und Beton. Zudem werden nanoskalige Additive wie Siliziumrauch oder Nanosilica zu Ölschieferasche und Torf hinzugefügt, um deren Eigenschaften zu verbessern.

Toomas Tenno demonstriert 3D-gedruckte Objekte
Toomas Tenno zeigt 3D-gedruckte Testobjekte (Bild © Merilyn Merisalu).

Bis die richtige Materialmischung gefunden wurde, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist und genug stark ist, dauerte es etwa ein Jahr. Nach der abschließenden Verhärtung ist das Material nun haltbar, leicht und stark. Dabei wurde Torf als Füllstoff verwendet, um außerordentliche thermische Eigenschaften zu erreichen. Die gesamte Struktur wird ohne zusätzlichen Windschutz luftdicht sein und kann Geräusche blockieren.

Da Ölschieferasche und Torf billig sind, berechneten die Wissenschaftler, dass der 3D-Druck eines 100-150 Quadratmeter großen Rohbaus rund 5000 € kosten würde. Dies ist zehnmal günstiger als der traditionell gebaute Rohbau. Nun arbeitet das Team an einer Möglichkeit, das Material auf eine noch einfachere Weise zu drucken. Die Studie dazu wurde im Science Direct Magazin veröffentlicht. Mit unserem Newsletter halten wir Sie seit 2013 kostenlos über alle Neuigkeiten in der Entwicklung der 3D-Drucktechnologie auf dem Laufenden (hier abonnieren).

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