NTU Forscher entwickeln nachhaltiges Material für Beton-3D-Druck

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An der Nanyang Technological University (NTU) in Singapur ist es Forschern gelungen ein neuartiges und zudem nachhaltiges Material zu entwickeln, das Beton ähnelt und bei 3D-Druckverfahren eingesetzt werden kann.

Das innovative Material besteht aus einer Mischung aus Flugasche, Stahlschlacke sowie einigen weiteren Chemikalien, die nicht genannt werden. Flugasche entsteht beispielsweise in großen Mengen in Kohlekraftwerken oder bei Müllverbrennungsanlagen als Nebenprodukt. Bei Schlacke handelt es sich um einen nichtmetallischen Schmelzrückstand bei der Gewinnung von Metallen. Dieses Nebenprodukt der Metallurgie wird derzeit schon überwiegend im Bauwesen als Zusatzstoff für Zement eingesetzt.

3D-gedrucktes Betonmodell einer Squash-Halle

Für ihre Studie haben die Wissenschaftler Flugasche aus einem indischen Kohlekraftwerk verwendet. Eine weitere nachhaltige Möglichkeit wäre die Verwendung von Asche aus der Müllverbrennung, wodurch Abfall von Singapurs einziger Mülldeponie abgezogen werden könnte.

Über die zwei Jahre Entwicklungszeit hat sich das Team unter der Leitung von Tan Ming Jen von der School of Mechanical and Aerospace Engineering zahlreichen Herausforderungen gestellt, darunter die Bestimmung der optimalen Fließgeschwindigkeit des Materials sowie die Zeit zur Aushärtung. Dies ist für das schichtweise Auftragen beim 3D-Druck von großer Bedeutung, da damit die Haftung zwischen den einzelnen Schichten sichergestellt werden muss.

Das derzeitige 3D-Druckmaterial ist so fest wie herkömmlicher Beton. Die Forscher suchen nun nach Möglichkeiten das Material weiterzuentwickeln, um es als Alternative zu Stahlbeton einsetzen zu können. Im Mittelpunkt dieses Projekts steht jedoch die Schaffung einer umweltfreundlicheren Alternative für die Bauindustrie. Die Herstellung von herkömmlichen Zement trägt derzeit zu rund 5% der globalen CO2-Emmissionen bei.

Die Akzeptanz und der Einsatz des neuen Materials beim Bau von Gebäuden hängt aber stark mit der Weiterentwicklung der 3D-Drucktechnologie für den Bausektor zusammen. Zudem müsste das Material in größeren Mengen hergestellt werden um es als wirtschaftlich interessante Alternative einsetzen zu können. Kenneth Loo, Vorsitzender der Baugewerblichen Verbände in Singapur, meint dass diese Probleme sich mit wachsender Nachfrage lösen werden:

„Es wird wie bei nachhaltigen Gebäuden sein. Diese waren früher noch sehr teuer, nach einiger Zeit jedoch ist die Akzeptanz und somit das Angebot in der Industrie gewachsen, was zur Senkung der Kosten für diese Gebäude führte,“ erklärt er.