02.06.2022
Inhalt dieses Artikels
Dass die Industrie 3D-Drucker für die Herstellung von Prototyen nutzt, ist längst Normalität. Auch die Baubranche hat seit etwa acht Jahren das technologische Potenzial erkannt und eine Reihe von innovativen Konzepten entwickelt, mit denen gedruckte Häuser zum Teil innerhalb von wenigen Stunden entstehen.
Architekten und Bauherren haben im Ausland bereits eine Reihe spektakulärer Visionen in die Tat umgesetzt. Auch hierzulande „quillte“ nun 2021 das erste Haus aus dem Drucker. Ein guter Anlass für uns, dieses Thema für Sie etwas genauer unter die Lupe zu nehmen.
Das erwartet Sie in diesem Artikel:
- Wir erläutern Ihnen die Technik und wie ein 3D-Betondrucker-Haus entsteht.
- Sie erfahren Details zu einer Auswahl von bereits realisierten Gebäuden im 3D-Druck.
- Sie erhalten einen Überblick über die derzeitigen Vor- und Nachteile dieses Verfahrens.
Bildquellen: 3dwasp.com & housedruck.de
Häuser im 3D-Druck: die wichtigsten Eckdaten zum Prinzip
Gleich zu Beginn möchten wir klar herausstellen: Man kann natürlich nicht ganze Häuser „mit allem Drum und Dran“ drucken. Fenster, Türen, Heizung, Elektrik, Decken, Dach, Bodenplatten – all das muss zusätzlich eingefügt werden. Gedruckt werden können lediglich die Wände.
- Der verwendete Baustoff:
Beton – teils auch in der feinkörnigeren Variante Zementmörtel – sind bislang das Material, aus dem so gut wie alle 3D-gedruckten Häuser bestehen. Es gibt zwar erste Modellhäuser, bei denen auf ökologischere Materialien wie zum Beispiel Pflanzenöl gesetzt wurde – aber bisher überwiegen im Einsatz eindeutig die Vorteile des Betons, u.a. sein verlässlicher Brand- und Schallschutz. - So funktioniert das Drucken:
Der eigentliche Druckprozess für die Wände ist schnell erklärt. Ein Computer steuert die Druckdüsen, aus denen die feinen Betonlinien hervorquellen. Nach und nach türmen sich die einzelnen Betonschichten zu Wänden auf. So hoch, wie es – ebenfalls am Computer – erdacht und geplant wurde. Meist drehen sich die Druckdüsen dabei um eine einzige Achse, sodass die Linien ausschließlich kreisförmig verlaufen können. - Zu Form und Druck-Dauer:
Das „typische“ 3D-Haus weist deshalb auch eine meist kreisförmige Grundfläche auf. Wer sich „üblichere“ Grundflächenformen wünscht, muss zweiachsige Varianten nutzen, die in der Anwendung komplexer und zeitintensiver sind. Aber auch dann sind abgerundete und geschwungene Ecken typisch, ebenso wie die Wände, bei denen die Linien des gedruckten Betons von außen deutlich sichtbar sind.
Diese charakteristische „Schichten-Fassade“ ist praktisch das ästhetische Markenzeichen ausgedruckter Gebäude. Indessen gilt als Faustregel für die Dauer des „Baus“: Für einen Quadratmeter benötigt der 3D-Drucker circa fünf Minuten. - Das ist beim 3D-Druck von Betonhäusern realisierbar:
Verputzte oder gestrichene Fassaden und Holzverkleidungen sind für die Außenwände üblich. Des Weiteren sind inzwischen Gebäude mit mehreren Stockwerken druckbar, und sogar Kellerbauten. Ein Besuch auf einer 3D-Druck-Häuserbaustelle erinnert übrigens oft an den Fertighausbau. Bereits vorproduzierte Elemente werden dabei angeliefert und zusammengesetzt, sodass oft alles schon nach wenigen Stunden stehen kann.
Bildquelle: 3dwasp.com
Kleine Chronologie des Häuserdrucks: vier wegweisende Projekt-Beispiele
Wir haben drei Objekte für Sie ausgewählt, anhand derer wir die fortschreitenden technologischen Entwicklungen und Möglichkeiten aufzeigen möchten. Darunter findet sich auch das erste Wohnhaus aus dem 3D-Drucker, das hierzulande entstanden ist.
- 2014: Pionierarbeit in den Niederlanden: Eines der ersten Objekte, der kleine Kunst-Pavillon „3D Print Canal House“, entstand bereits 2014 in Amsterdam. Nur 8m² groß, wurde es aus einem dünnen – komplett recycelbaren – Kunststofffaden gedruckt. Für die gesamte Bauzeit wurden seinerzeit noch drei Jahre veranschlagt. Hier finden Sie Bilder zu dem Pionierprojekt, für das sich seinerzeit sogar die US-Regierung interessierte.
(Falls Sie sich für andere minimalistische Wohnkonzepte interessieren: In unserem Artikel zu 'Tiny Houses' haben wir Ihnen relevante Informationen zum Thema zusammengefasst.) - 2018 & 2020: Nachhaltigkeits-Pilotprojekte: Seit 2018 lässt sich in Italien das Pilotprojekt „Gaia“ besichtigen, ein Haus gedruckt aus einer CO2-neutralen Materialmischung aus Pflanzenfasern, Rohboden und Kalk. Ein ähnliches Projekt mit dem Namen „TERA“ ist seit 2020 im Bundesstaat New York zu finden – hier ist das verwendete Material ein vollständig wiederverwertbarer Bio-Kunststoff, ursprünglich entwickelt für die NASA.
- 2019: Verwaltungsgebäude in Dubai: 9,5 Meter hoch, 640 m² Innenraum, hochgezogen in nur zwei Wochen – mit dem (Stand 2020) größten 3D-Druckhaus der Welt hat das Emirat seinen Führungsanspruch bei diesem Thema im wahrsten Sinne des Wortes untermauert. Bis 2030 sollen ein Viertel aller Neubauten vor Ort durch 3D-Drucker erstellt werden. Hier gibt es mehr Infos zu diesem Druckhaus-Superlativ.
- 2021: Das erste 3D-Druckhaus in Deutschland. Im nordrhein-westfälischen Beckum entstand im Juli 2021 ein zweistöckiges Einfamilienhaus mit 160 m² Wohnfläche, diesmal nach nur knapp 100 Stunden Druckzeit. Der Drucker war dabei in ein Metallgerüst fixiert und hat den Beton in Schichten von je 2cm Dicke aufgetragen. Hier erhalten Sie weitere Informationen zu diesem Bauprojekt, das hierzulande noch einmalig ist und von den Initiatoren als mögliches Modell einer beschleunigten Entstehung neuen hiesigen Wohnraums gehandelt wird.
Bildquelle: apis-cor.com
Für Interessenten: Vor- und Nachteile bei einem 3D-gedruckten Haus
Man muss sich klarmachen, dass diese Technologie hierzulande noch am Anfang steht. Auch das Pionierhaus in Nordrhein-Westfalen soll zunächst als Modell- und Anschauungsobjekt dienen und erst 2023 als konkretes Wohnmodell genutzt werden. Wer sich schon heute mit den Vor- und Nachteilen beschäftigen möchte, wenn man ein Haus aus dem 3D-Drucker kauft, findet nachstehend eine kompakte Zusammenfassung.
Die Vorteile bei 3D-Druckhäusern:
- – Schnelles Drucken. Der Druck der Wände dauert – je nach Objektgröße – meist nur wenige Stunden. Nach maximal vier bis fünf Tagen können zum Beispiel die Grundmauern für ein ca. 160 m² großes Einfamilienhaus stehen.
- – Umweltschonender Rohstoffmix. Tragende Konstruktionen können zum Teil schon aus Rohboden, Kalk sowie Stroh- und Pflanzenfasern gedruckt werden – eine komplett biologisch abbaubare Rohstoffkombination.
- – Effizienter Materialeinsatz. Es wird nur so viel gedruckt, wie auch benötigt wird.
- – Angenehmes Wohnklima. Vollständig kompostierbare Rohstoffe als Baumaterial erfüllen meist höchste Kriterien bei der Wohngesundheit.
- – Nachhaltige Zukunftskonzepte. Wie gesehen, haben Unternehmen für 3D-Gebäude bereits Baustoffe aus rein natürlichen Rohstoffen entwickelt. Das lässt hoffen, dass 3D-Häuser vermehrt auch für eine bessere Umweltverträglichkeit und CO2-Bilanz des Wohnens stehen werden.
- – Innovatives Pionier-Wohnen. Mit der markanten Kreisform-Architektur von 3D-Druckhäusern können Interessenten eine bislang seltene Wohnform für sich entdecken.
Die Nachteile bei 3D-Druckhäusern:
- – Wenige Anbieter. Als Interessent können Sie bislang kaum Vergleiche anstellen, weil Angebote für Privatkunden am Markt bislang rar sind.
- – Teurer als herkömmliche Bauweisen. Für ein Haus von vergleichbarer Grundfläche und Stockwerkzahl muss man bislang noch Mehrkosten in Höhe von ca. 10 bis 15% in Kauf nehmen, wenn man eine Variante aus dem 3D-Drucker haben möchte. Protottypen werden zwar bereits ab 10.000 Euro angeboten – diese entsprechen aber meist nicht den geltenden Bauvorschriften.
- – Fehlende Erfahrungswerte. Man kann bislang nur wenige Menschen fragen, wie sich der Wohnkomfort in einem 3D-Druck Haus gestaltet. Langzeit-Erfahrungen gibt es aufgrund der Neuheit der Technologie kaum. Das birgt Unsicherheiten, gerade auch in Bezug auf die Themen Wohnkomfort, Dämmung und Energieversorgung.
Fazit: Mit dem ersten Haus aus dem 3D-Drucker ist 2021 auch hierzulande ein Startschuss erfolgt, der beweist, dass mit dieser Bauart geltende Bauvorschriften eingehalten werden können. Es bleibt aber abzuwarten, ob sich diese Technologie auf Dauer durchsetzt und vor allem, ob die Nachteile in puncto Kosten und Nachhaltigkeit in Vorteile umgewandelt werden können.
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