Rasantes Bauen: So entsteht ein Haus aus dem 3D-Drucker

Europas größtes Haus aus dem 3D-Drucker ist fertig. Wie funktioniert der Bau genau? Wie stabil ist ein Haus aus dem 3D-Drucker? Wie lange dauert der Druck und wie hoch sind die Kosten?

Zahnersatz, Autoteile, Prototypen für die Industrie und sogar Steaks gibt es mittlerweile aus dem 3D-Drucker. Auch gedruckter Wohnraum wird in Zukunft zum Alltag gehören.

Christoph Gehlen,Materialwissenschaftler sowie Professor für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen an der Technischen Universität München, hat uns die wichtigsten Fragen rund ums Haus aus dem 3D-Drucker beantwortet.

Herr Gehlen, was versprechen Sie sich von der Technik?

Christoph Gehlen: Diese Technik wird die Baubranche revolutionieren, denn schneller als jeder Maurer verteilt der Betondrucker den Spezialbeton innerhalb einer Sekunde auf 25 Zentimeter Länge. In Beckum (Nordrhein-Westfalen) und in Wallenhausen (Bayern) stehen bereits die ersten Pilotprojekte. Letzteres ist das größte Mehrfamilienhaus, das bisher in Europa mit dem 3D-Drucker gebaut wurde.

"Das spart Zeit und später auch viel Geld" Wie funktioniert das Bauen aus dem 3D-Drucker genau?

Dazu bewegt sich die 3D-Druck-Düse innerhalb eines riesigen Portals aus drei Achsen auf einem Schienensystem. Aus der Düse des Druckroboters kommt ein breiartiger Spezialbeton, der in zentimeterdicken Strängen übereinander gespritzt wird, Runde für Runde. Er druckt Außen- und Innenwände in einem Stück. Dabei spart er die Öffnungen für Fenster, Türen und Schächte, in denen Wasserleitungen oder die Elektrik verlegt wird, aus. Die Zwischendecken wie auch die Bodenplatte werden (noch) als Fertigteile eingesetzt.

Wände werden im ersten Stock eines Rohbaus mittels eines 3D-Betondruckers in Schichten hoch gezogen (Luftaufnahme mit einer Drohne).

Wie viele Bauarbeiter werden benötigt?

Der Drucker wird nur von wenigen Personen bedient: ein Maschinenführer am Laptop, der die Düse im Blick hat, und ein zweiter, der beispielsweise Luftschichtanker für die Dämmebene einsetzt oder Elektroinstallationsdosen legt. Aufgaben, die Nebengewerke normalerweise erst im Nachgang übernehmen, können jetzt bereits während des Druckens erledigt werden. Das spart Zeit und später auch viel Geld. Trotzdem braucht es auf der Baustelle weiterhin gut ausgebildetes Fachpersonal. Nur ein Laptop bedienen zu können, reicht nicht aus! Die Hoffnung: durch die neue Technik den Fachkräftemangel und die Wohnungsnot in den Griff zu bekommen.

Wie wird sich die Baubranche verändern?

In der Baubranche wird noch viel in Handarbeit hergestellt. In der Planung hat sich die Digitalisierung bereits durchgesetzt. In der Fertigung stehen jedoch auf Papier ausgedruckte Pläne und Handarbeit im Vordergrund. Durch den 3D-Betondruck fällt die Abstimmung unter den Handwerkern weg, dadurch wird es keine Gewerkbrüche mehr geben. Das setzt auch den Fehlerquotienten herab.

"Es gibt mehr planerische Freiheit" Welche Voraussetzungen müssen auf der Baustelle gegeben sein?

Der Drucker braucht ein stabiles Fundament, auf dem er sicher stehen kann. Zu Beginn wird er einmal kalibriert - dann kann der Druckprozess beginnen und es ist kein weiteres Nachjustieren oder ein Umbau des 3D-Druckers nötig. Die Betontechnologie hat sich in den letzten 20 Jahren enorm entwickelt, was die Genauigkeit und die On-Demand-Eigenschaften anbelangt. Es ist also kein grauer Stoff mehr, den man in einem Werk zusammenmischt und dann nullachtfünfzehn von der Stange auf jede Baustelle liefert. Heute bekommt jede Baustelle, die besondere Anforderungen hat, einen für sie designten Spezialbeton, der je nach Bedarf entsprechend schnell aushärtet.

Was sind die Vorteile von einer Immobilie, die im 3D-Drucker entsteht?

Es gibt mehr planerische Freiheit, denn im 3D-Druck sind der Formgebung kaum Grenzen gesetzt - deutlich zu sehen beim Pilotprojekt in Beckum, wo der Architekt seiner Gestaltungsfreiheit mit Rundungen, geschwungenen Flächen und gewölbten Innenwänden freien Lauf ließ. In sechs bis sieben Jahren wird es ganz normal sein, Hauswände nicht mehr Stein auf Stein zu mauern, sondern zu drucken.

Haus in Beckum aus dem 3D-Drucker.

"Wir sparen Material" Wie stabil ist ein Haus aus dem 3D-Drucker?

Was die Stabilität betrifft, so ist ein Haus aus dem 3D-Betondrucker vergleichbar mit einem konventionell errichteten Haus. Noch ist es aber teurer, weil Spezialmörtel vonnöten ist und es bisher nur wenige Anbieter gibt. In wenigen Jahren wird ein Haus aus dem 3D-Drucker hoffentlich deutlich günstiger sein als ein konventionelles, da das eingesetzte Material preiswerter wird und aufgrund der Formfreiheit auch viel Material eingespart werden kann. Außerdem geht der Bau per 3D-Drucker schneller, was zusätzlich Kosten spart. Aktuell kann mit dem 3D-Drucker ein Quadratmeter doppelschalige Wand in fünf Minuten gedruckt werden. 100 Stunden, nur etwas mehr als vier Tage reine Druckzeit, wurden für das 160-qm-Einfamilienhaus in Beckum benötigt.

Wie nachhaltig ist diese Art zu bauen?

Bei der Herstellung von Zement wird ja sehr viel CO2 emittiert. Noch sind die Rezepturen sehr zement- und bindemittelreich. Das bedeutet, die Druckmörtel von heute sind noch nicht besonders nachhaltig. Aber wir sparen Material, weil wir es nur dorthin drucken können, wo wir es wirklich brauchen. Wir sind dabei, nach weniger umweltschädlichen Rezepturen zu suchen. Lehm wäre zum Beispiel eine Alternative. Wahrscheinlich sind wir uns auch noch gar nicht bewusst, was es noch an Schätzen zu heben gibt, wenn man diese Technik weiterentwickelt.

Über den Experten: Prof. Dr.-Ing. Prof. h.c. Christoph Gehlen (54) ist Materialwissenschaftler und Professor für Werkstoffe und Werkstoffprüfung im Bauwesen an der Technischen Universität München (TUM). Sein Buch über die Bemessung der Lebensdauer von Stahlbetonbauwerken gilt als Standardwerk. Zusammen mit seinem Team war er verantwortlich für Beratung, Gutachten und Bauaufsicht der zwei bislang in Deutschland errichteten Häuser mit 3D-Betondruck. Gehlen ist Dekan der Ingenieursfakultät Bau Geo Umwelt sowie Gastprofessor in Peking (China). Das Interview wurde telefonisch geführt.

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