3D-gedruckte Gebäude: Vom Konzept zur Konstruktion – Fakt oder Fiktion?

Wenn Sie in einem Haus oder einer Wohnung in einem Industrieland leben, wurde Ihr Gebäude wahrscheinlich traditionell aus Ziegeln und Mörtel gebaut – mit traditionellen Materialien.

Doch wenn Sie viel über 3D-Druck gelesen haben, sind Ihnen wahrscheinlich Geschichten über 3D-gedruckte Gebäude begegnet: additive architektonische Phänomene, die auf Ziegel und Mörtel verzichten zugunsten von Filament. Es scheint, man kann heutzutage alles 3D-drucken, und bewohnbare Strukturen sind keine Ausnahme.

Sind 3D-gedruckte Gebäude also tatsächlich weltweit am Entstehen? Ist Wohnbau eine echte Anwendung additiver Fertigung, oder sind gedruckte Architekturstrukturen lediglich ein Beispiel für 3D-Druck-Enthusiasten, die die Möglichkeiten ihrer Technologie übertreiben? Werden Sie je in einem 3D-gedruckten Gebäude leben, oder werden die kühnen Versprechungen der 3D-Druck-Community in naher Zukunft vergessen?

Dieser Artikel beleuchtet wichtige Anwendungen von 3D-Druck in Bauwesen und Architektur und bewertet die Machbarkeit 3D-gedruckter Gebäude.

3D-gedruckter Wohnbau

Mehrere Unternehmen haben versucht, gesamte bewohnbare Strukturen mit 3D-Drucktechnologie zu fertigen, mit unterschiedlichen Motivationen.

Einige glauben, dass 3D-Druck Material- und Arbeitskosten im Bauwesen senken kann, andere heben die ökologischen Vorzüge additiver Technologie hervor. Wieder andere sehen 3D-gedrucktes Wohnen als Lösung in Krisengebieten nach Naturkatastrophen.

In der Realität sind die Beispiele 3D-gedruckter Häuser gemischt. Die meisten 3D-Drucktechnologien in diesem Bereich nutzen ein recht grobes Betonablagerungs-System mit geringer Genauigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoff- oder Metall-3D-Druckern.

So können die Maschinen zwar dicke Wände fertigen, aber Feinheiten müssen anderen Fertigungsverfahren überlassen bleiben.

2018 präsentierte das 3D-Druckunternehmen ICON ein 3D-gedrucktes Haus, das in weniger als 24 Stunden gebaut werden konnte. Angesichts der geringen Gebäudegröße und der Verwendung zusätzlicher nicht-gedruckter Materialien ist unklar, ob diese Bauweise signifikant schneller, kosteneffektiver und zuverlässiger ist als traditionelle Methoden.

Ein weiteres Unternehmen, Apis Cor, geht einen anderen Weg. Statt sich auf Nachhaltigkeit und Katastrophenhilfe zu konzentrieren, zielt Apis Cor auf „vollautonome Ausrüstung“ ab, die Bauprojekte mit minimalem Personalaufwand realisieren kann.

Obwohl es einige interessante Aspekte beim 3D-gedruckten Wohnbau gibt, gibt es bisher sehr wenige erfolgreiche Beispiele.

Designelemente

Eine realistischere Anwendung von 3D-Druck im Bauwesen und in der Architektur ist der Druck von Außen- und Innendesignelementen. Dazu gehören Vordächer, nichttragende Innenwände, Fliesen und dekorative Features.

Unternehmen wie Russlands Specavia nutzen ihre eigenen Beton-3D-Drucker, um kleinere architektonische Features zu drucken: Türme, Bögen, Trennwände, Öfen und Kamine. Diese Features können digital angepasst und in traditionell gebaute Gebäude integriert werden, und die dafür verwendeten 3D-Drucker sind tragbarer als jene für ganze Gebäude.

Die Möglichkeiten sind bei Innendesignelementen noch breiter. Da weniger Wert auf Witterungsbeständigkeit und Stabilität gelegt werden muss, können diverse Materialien – etwa Engineering-Kunststoffe – für beeindruckende Strukturen verwendet werden.

2015 enthüllte Pekings Laboratory for Creative Design einen riesigen indoor 3D-gedruckten Pavillon auf der Beijing Design Week. Zwar kein praktisches Architekturstück, doch der futuristisch anmutende Pavillon demonstrierte die ästhetischen Möglichkeiten des 3D-Drucks in diesem Bereich.

Eine weitaus häufigere Anwendung ist das Design 3D-gedruckter Möbel wie Stühle, Tische und Leuchten.

Architekturmodelle

Vielleicht kann man tatsächlich ein ganzes Gebäude 3D-drucken: Wände, Dach und alles. Genau das tun viele Architekten, wenn sie maßstabsgetreue, 3D-gedruckte Architekturmodelle entwerfen und fertigen.

3D-Druck bietet gegenüber traditionellen Methoden – wie Stabbau – viele Vorteile bei der Herstellung miniaturisierter Architekturmodelle. Die Fähigkeit, eine digitale CAD-Datei perfekt zu replizieren, ist offensichtlich sehr nützlich, und die Farb- und Materialvielfalt bietet Flexibilität.

Es ist auch unglaublich schnell und einfach. Manuelle Methoden zur Erstellung von Architekturmodellen ähneln dem Bau eines Kartenhauses: viel Feinarbeit, ständige Einsturzgefahr. Mit 3D-Druck ist wenig manuelles Geschick nötig, da Modelle sicher in einem Stück gedruckt werden können.

Architekten nutzen 3D-Druck nun regelmäßig für Modelle zur Konzeptentwicklung und Kundenpräsentationen. Es ist nicht auf eine bestimmte Technologie beschränkt: FDM, SLS, ColorJet und andere 3D-Drucker können alle gute Dienste leisten.

Derzeit sehen Sie weit eher ein 3D-gedrucktes Modell eines Gebäudes als eine echte, lebensgroße Struktur. Das mag sich ändern, aber – vorerst zumindest – können Sie beruhigt in einem traditionellen, nicht-gedruckten Haus leben.