Technische, wirtschaftliche und ökologische Potenziale des 3D-Druckens mit Beton
Wissenschaftler stellten kürzlich eine Vision für den 3D-Druck mit Beton unter Berücksichtigung technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Aspekte vor.
Obwohl es weltweit mehrere Beispiele für 3D-Druckbetonkonstruktionen gibt, bleiben viele Herausforderungen auf technischer und verfahrenstechnischer Ebene bestehen. Derzeit verfügbare Hochleistungswerkstoffe auf Zementbasis können wegen unzureichender rheologischer und versteifender Eigenschaften nicht direkt in 3D gedruckt werden. Aktive Rheologiekontrolle (ARC) und aktive Versteifungskontrolle (ASC) bieten neue Möglichkeiten, die Materialpalette für 3D-Druckanwendungen zu erweitern.
Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Bauprozessen
Aus ökonomischer Sicht wird digital hergestellter Beton (DFC) Veränderungen sowohl bei den Beteiligten als auch in der Kostenstruktur bewirken. Obwohl es derzeit zu ehrgeizig ist, die Kostenstruktur quantitativ darzustellen, bietet DFC viele Möglichkeiten zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von Bauprozessen. Die Umweltauswirkungen des 3D-Drucks mit Beton müssen in Relation zur Komplexität der Form des Bauwerks gesehen werden.
Erhöhte Formkomplexität bei reduziertem Materialeinsatz
Die Umsetzung der Strukturoptimierung sowie der funktionalen Hybridisierung als Designstrategien erlaubt den Einsatz von Material nur dort, wo es strukturell oder funktional notwendig ist. Diese Designoptimierung erhöht die Formkomplexität, reduziert aber auch den Materialeinsatz bei DFC. Daher wird erwartet, dass DFC bei gleicher Funktionalität über die gesamte Lebensdauer eine bessere Umweltverträglichkeit als konventionell hergestellte Betonkonstruktionen aufweist.
Die Studie wurde veröffentlicht in: Cement and Concrete Research Volume 112, October 2018, Pages 25-36.