Projekt Kaserne "B-Hut": US-Army patentiert neuartigen Beton für den 3D-Druck – unter anderem auch um Kasernen schnell drucken zu können

Mit zunehmender Verwendung der 3D-Druck-Technologie im Bauwesen gewinnt auch die Entwicklung neuer Betonmischungen immer mehr an Bedeutung. Die US-Army konnte jetzt eine neuartige Betonmischung als Patent anmelden und beim Projekt „B-Hut“ bereits eine Kaserne mit einem 3D-Drucker bauen. Langfristig will sich das US-Militär mit der schnellen Bauweise von Gebäuden militärische Vorteile verschaffen.

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Logo US-ArmyDer US-Kongress muss jedes Jahr finanzielle Mittel für das Folgejahr bewilligen, wobei ein Teil auch für die additive Fertigung vorgesehen ist. Das zeigt, dass die US-Regierung, insbesondere das Militär, ein großes Interesse an den 3D-Drucktechnologien zeigt (hier erfahren Sie mehr).

Im Laufe der Jahre hat das US-Militär den 3D-Druck in mehreren Bereichen eingeführt, da die flexible Technologie für viele Anwendungsmöglichkeiten wie Schlachtfeldoperationen, Überwachungen oder der Reduzierung des logistischen Konvois-Fußabdrucks geeignet ist. Die US-Armee veröffentlichte letzten Sommer einen Bericht über die Anwendung des 3D-Drucks und präsentierte bald daraufhin ihre neuesten Errungenschaften – eine 3D-gedruckte Kaserne unter dem Namen „B-Hut“.

B-Hut ist das Ergebnis eines dreijährigen Programms der Armee mit dem Titel „Automated Construction of Expeditionary Structures“. In diesem Programm wurde untersucht, wie Strukturen aus Beton mit dem 3D-Druck und lokal verfügbaren Materialien produziert werden können.

3D-gedruckte Kaserne
Letztes Jahr errichtete die US Army eine 3D-gedruckte Kaserne (Bild © Mike Jazdyk).

Beton ist eine nichthomogene Mischung, die zur Verstopfung von Maschinen führen kann, während Zement eine homogene Mischung ist, die dieses Problem nicht aufweist. Daher kamen für den 3D-Druck von Gebäuden bisher auch nicht gerade viele Betonzusammensetzungen zum Einsatz, doch der von der US-Armee patentierte Beton funktioniert einwandfrei, heißt es aus Militärkreisen. Alle Details zum Patent finden Sie auch hier.

Das US Army Corps of Engineers (USACE) pflegt und baut die Infrastruktur des Landes auf und stellt militärische Gebäude bereit. Zudem treibt USACE die vielseitige Anwendung des 3D-Drucks voran, da die Vorteile immens positiv ausfallen können und somit einen schnellen Gebäudebau sowohl für zivile als auch für militärische Operationen ermöglichen.

Details zur patentierten, 3D-druckbaren Betonmischung

Abbildung wie sich das patentierte System zusammensetzt
Die Betonmischung setzt sich aus der Kombination dreier Hauptelemente zusammen (Bild © Patent Yogi.

Die Betonmischung, die für den 3D-Druck von Gebäuden benutzt wird, setzt sich aus der Kombination dreier Hauptelemente zusammen – feste Mischung, flüssige Mischung und Wasser. Diese feste Mischung enthält ein Aggregat, ein Bindemittel, feinen Sand, groben Sand, eine Flugaschemischung, eine Tonbeimischung und eine Silikastaubbeimischung. Der grobe und feine Sand sowie das Aggregat sind in gleichen Anteilen vorhanden. Der Flugaschezusatz und die Tobeimischung hingegen sind in Mengen von ungefähr 5 % bzw. 8 % vorhanden, was eine verringerte Abbindezeit und eine erhöhte Fließfähigkeit gewährleistet.

Die flüssige Mischung enthält auch mehrere Zusätze, einschließlich Weichmacher, Fließregulierungsbeimischung, Beschleuniger und schrumpfungsreduzierende Zusätze. In der Betonmischung spielt jedes der erwähnten Zusätze eine wichtige Rolle. Die Fließregulierungsbeimischung verbessert das Pumpen und Fließen der Mischung bei hohem Druck. Der Weichmacher hingegen verringert die Menge an verwendetem Wasser. Die schrumpfungsreduzierende Mischung verringert anderseits jegliche Schrumpfung und Rissbildung während des Trocknens.

Skizze, wie das Patent funktioniert von Patent Yogi
Das USACE treibt die vielseitige Anwendung des 3D-Drucks voran (Bild © Patent Yogi.

Eine 3D-Struktur kann ohne weitere Änderungen an der Zusammensetzung gedruckt werden, sobald die Mischung produziert ist. Die neue patentierte Betonzusammensetzung der US-Armee ermöglicht mithilfe des 3D-Drucks den Bau stabiler Strukturen, die z. B. auf einem Schlachtfeld standhalten können. Außerdem kann zwischen den Schichten der Mischung ein Netz eingesetzt werden, um die gedruckten Strukturen zu verstärken und zu stabilisieren. Weitere interessante Projekte werden bestimmt noch folgen, weshalb wir Ihnen empfehlen, den noch immer kostenlosen 3D-grenzenlos Magazin-Newsletter hier zu abonnieren.

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