Ist 3D-Druck von Beton wirtschaftlich haltbar?

3D-Druck von Beton wird immer interessanter und auch immer häufiger genutzt und untersucht. Doch bringt diese Fertigungsmethode tatsächlich einen ökonomischen Vorteil oder handelt es sich nur um einen Marketing-Gag?

3D-Druck von Beton zum Bau von Häusern, Brücken und anderen Objekten wird immer häufiger genutzt. Ein aktuelle Studie (Practice-oriented buildability criteria for developing 3D-printable concretes in the context of digital construction) befasst sich damit wo 3D-Druck im Bauwesen sinnvoll eingesetzt werden kann und welche Kriterien und Parameter beachtet werden müssen.

A systematic basis for calculating the time interval (TI) to be followed during laboratory testing is proposed for the full-width printing (FWP) and filament printing (FP) processes

In der Studie wurden verschiedene Ansätze untersucht, so gibt es Unterschiede je nachdem ob die volle Breite in einem Zug gedruckt werden kann (Full-Width Printing) oder ob mehrere Bahnen nebeneinander aufgetragen werden müssen (Filament Printing). Egal welche Ansatz genutzt wird, gibt es drei primäre Anforderungen an das Druckmaterial:

• Pumpbarkeit – wie gut kann das Material zum 3D-Drucker gepumpt werden
• Extrudierbarkeit – wie gut und genau kann das Material vom 3D-Drucker verarbeitet werden
• “Buildability” – gibt an wie gut das Material Form und Größe nach der Verarbeitung und unter Belastung behält

Gerade das Buildability Kriterium ist ein sehr komplexes, das selbst von verschiedenen Parametern bestimmt wird. So hat die Höhe der zu druckenden Wände einen entscheidenden Einfluss, ebenso die Höher der einzelnen Schichten und der Zeitintervall zwischen den einzelnen Schichten. Während der Tests wurden auch andere Faktoren wie Wind, Temperatur und Luftfeuchtigkeit genau überwacht, um herauszufinden welche Auswirkungen diese Umwelteinflüsse haben.

Für die Experimente konnte das Team Baukosten von 130 Euro pro m³ Beton beim 3D-Druck berechnen. Damit liegen die Kosten 70% über herkömmlichem Beton (Stärke 535, Klasse C25/30). Damit 3D-Druck von Beton wirtschaftlich haltbar ist müssten mit einer Geschwindigkeit von mindestens 530 Metern pro Stunden gedruckt werden (dabei werden höhere Materialkosten und zusätzliches Personal zur Bedienung beachtet). Die Kosten für den Drucker selbst wurden auf 140 Euro pro Stunde berechnet. Damit 3D-Druck im Bauwesen also effizient eingesetzt werden kann müssen noch viele Dinge beachtet und optimiert werden – aktuelle Forschungen und Entwicklungen gehen jedenfalls schon in diese Richtung.